Теория и практика моделирования сложных систем: Рабочая программа

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК КАФЕДРА ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Рабочая программа дисциплины

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ Магистр техники и технологии 280200.68 – Системный анализ и управление

Магистерская программа

– Системный анализ данных и моделей принятия решений

Санкт-Петербург 2006

2

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 681.5 Первухин Д.А. Теория и практика моделирования сложных систем: Раб. прогр.СПб.: СЗТУ, 2006.- 12с. Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки магистра техники и технологии 280200.68 – Системный анализ и управление. В процессе освоения дисциплины студентами изучаются вопросы, касающиеся

основ

моделирования

сложных

систем

и

проведения

вычислительного эксперимента.

Рассмотрено на заседании кафедры теории и методов прогнозирования 07.12.2005г. Одобрено методической комиссией факультета системного анализа и естественных наук СЗТУ 08.12.2005г. Рецензенты: А.А. Потапенко, д-р. физ.-техн. наук, проф., зав. кафедрой математики СЗТУ; П.В. Полищук, д-р. техн. наук, проф., ст. научн. сотр. НПО «Аврора».

Составитель: Д.А. Первухин, д-р. техн. наук, проф.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2006

3

ПРЕДИСЛОВИЕ Цели и задачи дисциплины

Цель изучения дисциплины – приобретение студентами знаний и навыков применения методологических основ моделирования сложных систем и проведения вычислительного эксперимента. Задачи изучения дисциплины: изучение системных

сущности

методов

исследованиях,

моделирования,

методологических

применяемых

основ

при

имитационного

моделирования сложных систем и методов моделирования случайных факторов, основ применения существующих аппаратно-программных средств для проведения вычислительного эксперимента, принципов моделирования и основных требований, предъявляемых к моделям сложных систем; овладение в комплексе научно-методическим аппаратом моделирования сложных систем и планирования вычислительного эксперимента, методами постановки

задач

информации,

системного

разработки

исследования,

имитационных

формализации

моделей

с

исходной

использованием

существующих аппаратно-программных средств, подготовки и обработки исходных

данных

для

системного

моделирования,

планирования

вычислительного эксперимента; знакомство с классификацией методов моделирования и моделей сложных

систем,

существующими

методологическими

подходами

к

построению моделей, методами получения наблюдений при моделировании сложных систем, повышения качества оценивания показателей. Место дисциплины в учебном процессе. Дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Математические методы системного анализа и теории принятия решений», «Теория информационных систем», «Теория и методы прогнозирования», «Информационные технологии

4

обработки данных и процесс принятия решения», «Системное моделирование» по направлению подготовки бакалавра техники и технологии. Знания, умения и навыки, полученные при изучении данной дисциплины, используются

при

неопределенности

изучении

дисциплин

функционирования

«Теория

сложных

и

методы

систем»,

учета

«Научно-

исследовательская работа в семестре» и при написании магистерских диссертаций.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате изучения дисциплины студент должен:

Иметь представление: - о классификации методов моделирования и моделей сложных систем; - о существующих методологических подходах к построению моделей; - о методах получения наблюдений при моделировании сложных систем; - о методах повышения качества оценивания показателей.

Знать: - сущность методов моделирования, применяемых при системных исследованиях; - методологические основы имитационного моделирования сложных систем; - методы моделирования случайных факторов при проведении системных исследований; - основы применения существующих аппаратно-программных средств для проведения вычислительного эксперимента;

5

Уметь: - осуществлять постановку задачи системного исследования методами моделирования; - проводить формализацию исходной информации, необходимой для исследования сложных систем; - осуществлять разработку имитационных моделей сложных систем с использованием существующих аппаратно-программных средств; -

проводить

подготовку

и

обработку

исходных

данных

для

моделирования сложных систем; - применять методы планирования вычислительного эксперимента для исследования сложных систем.

Владеть: научно-методическим аппаратом моделирования сложных систем и планирования вычислительного эксперимента.

6

1. Объем дисциплины и виды учебной работы 1.1. Объем дисциплины и виды учебной работы для студентов очной формы обучения

Вид учебной работы

Всего

Семестры,

часов

час. 1

2

Общая трудоемкость дисциплины

60

-

60

Аудиторные занятия

18

-

18

в т.ч.: лекции

10 8

-

10 8

Самостоятельная работа

42

-

42

Вид итогового контроля

зачет

-

зачет

практические занятия

-

7

1.2. Объем дисциплины и виды учебной работы для студентов заочной формы обучения

Вид учебной работы

Всего

Семестры,

часов

час. 1

2

Общая трудоемкость дисциплины

60

-

60

Аудиторные занятия

10

-

10

в т.ч.: лекции

6 4

-

6 4

Самостоятельная работа

50

-

50

Вид итогового контроля

зачет

-

зачет

практические занятия

-

2. Содержание дисциплины 2.1. Рабочая программа (объем дисциплины 60 часов) ТЕМА 1. Методы моделирования, применяемые при исследовании сложных систем. [1], с. 72-82, 93-98; [2],с. 47-62, 69-305; [9], с. 70-124, 148-309. Общие сведения о математических моделях сложных систем. Сущность системного, операционного и неопределенно-стохастического подходов к построению моделей. Основные методы подготовки системы исходных данных, задания условий функционирования, моделирования действий, учета и устранения неопределенностей.

8

Вопросы для самоконтроля. 1. Дать краткую сравнительную характеристику основных методов моделирования, применяемых для исследования сложных систем. 2. Изложить основные особенности, присущие математическим моделям сложных систем. 3. Пояснить сущность системного, операционного и неопределенностохастического подходов к построению моделей сложных систем. 4. Изложить методологию подготовки системы исходных данных, необходимых для моделирования сложных систем. 5.

Дать

краткую

характеристику

методов

задания

условий

функционирования модели сложной системы. 6. Перечислить и кратко пояснить сущность методов моделирования действий сложной системы. 7. Перечислить основные методы учета и устранения неопределенностей.

ТЕМА 2. Имитационные модели исследования сложных систем. [1], с. 99-136; [3],с. 11-23, 34-81; [4], с. 321-358; [7],с. 17-34; [8], с. 94-168. Общие понятия об имитационных моделях. Моделирование случайных факторов, непрерывных и дискретных случайных величин. Построение и эксплуатация имитационных моделей. Методы получения наблюдений. Аппаратно-программные средства имитационного моделирования сложных систем.

Основы

имитационного

моделирования

сложных

систем

с

использованием GPSS World. Подходы к оцениванию качества моделей сложных систем. Вопросы для самоконтроля. 1. Пояснить сущность моделирования случайных факторов, непрерывных и дискретных случайных величин. 2. Изложить порядок разработки имитационной модели.

9

3. Дать сравнительную характеристику методов получения наблюдений при имитационном моделировании. 4. Изложить основные понятия о программной реализации имитационных моделей и современных средах имитационного моделирования. 5. Дать краткую характеристику и основные возможности GPSS World. 6. Привести основные показатели качества моделей сложных систем. 7. Изложить сущность пассивных, активных и косвенных методов повышения качества оценивания показателей.

ТЕМА 3. Планирование эксперимента. [1], с. 136-147; [6],с.216-292; [10], с. 83-104. Основные понятия и определения теории планирования эксперимента. Полные факторные планы испытаний. Дробные факторные планы испытаний. Анализ результатов испытаний. Оптимальные планы испытаний. Вопросы для самоконтроля. 1. Изложить основные цели теории планирования эксперимента. 2. Пояснить, в чем заключается сущность полных факторных планов испытаний. 3. Дать краткую характеристику дробных факторных планов испытаний. 4. Изложить способы проведения анализа и обработки результатов испытаний. 5. Пояснить порядок составления оптимальных планов испытаний.

10

2.2. Тематический план лекций и практических занятий

2.2.1. Тематический план лекций и практических занятий для студентов очной формы обучения (18 ч.) Номер

Наименование раздела

раздела,

(отдельной темы)

Виды занятий лекции

темы 1

практические занятия

Методы

моделирования,

применяемые

при

4

исследовании

сложных систем 2

Имитационные

модели

4

4

2

4

10

8

исследования сложных систем 3

Планирование эксперимента Итого

11

2.2.2. Тематический план лекций и практических занятий для студентов заочной формы обучения (10 ч.)

Номер

Наименование раздела

раздела,

(отдельной темы)

Виды занятий лекции

темы 1

практические занятия

Методы

моделирования,

применяемые

при

2

исследовании

сложных систем 2

Имитационные

модели

2

2

2

2

6

4

исследования сложных систем 3

Планирование эксперимента Итого

12

3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Библиографический список Основной 1. Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10 томах. /Ред. совет: В.С. Авдуевский (пред.) и др. Т. 3. Эффективность технических систем. /Под общ. ред. В.Ф. Уткина, Ю.В. Крючкова. – М.: Машиностроение, 1988. 2. Ильичев А.В. Эффективность проектируемой техники: Основы анализа. – М.: Машиностроение, 1991. 3. Прицкер А. Введение в имитационное моделирование и язык СЛАМ II: Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. 4. Таха Х. Введение в исследование операций: В 2-х книгах, Кн. 2. Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. 5. Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. – М.: ДМК Пресс, 2004. 6. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. Пер. с англ. – М.: Мир, 1981. Дополнительный 7. Дж. Клейнен. Статистические методы в имитационном моделировании. – М.: Статистика, 1978. 8. Цвиркун А.Д., Акинфиев В.К., Филиппов В.А. Имитационное моделирование в задачах синтеза структуры сложных систем (оптимизационноимитационный подход). – М.: Наука, 1985. 9. Ивченко Б.П., Мартыщенко Л.А., Монастырский М.Л. Теоретические основы информационно-статистического анализа сложных систем. – СПб.: Лань, 1997. 10. Панов. В.В. Испытания ракетно-артиллерийского вооружения и радиоэлектронных средств. Часть I. – Л.: ВАА, 1981.

13

Средства обеспечения освоения дисциплины Компьютерные программы по разделам дисциплины.

Содержание Предисловие………………………………………………………………………..03 Цели и задачи дисциплины………………………………………………………..03 Требования к уровню освоения содержания дисциплины………………………04 1. Объем дисциплины и виды учебной работы…………………………………..06 1.1. Объем дисциплины и виды учебной работы для студентов очной формы обучения…………………………………………………………………………….06 1.2. Объем дисциплины и виды учебной работы для студентов заочной формы обучения…………………………………………………………………………….06 2. Содержание дисциплины………………………………………………………..07 2.1. Рабочая программа…………………………………………………………….07 2.2. Тематический план лекций и практических занятий………………………..09 2.2.1. Тематический план лекций и практических занятий для студентов очной формы обучения……………………………………………………………………09 2.2.2. Тематический план лекций и практических занятий для студентов очной формы обучения……………………………………………………………………10 3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины……………………………..11

14

Дмитрий Анатольевич Первухин

Теория и практика моделирования сложных систем Рабочая программа Редактор И.Н. Садчикова Сводный темплан 2005 г. Лицензия ЛР №020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03. от 24.11.2003 г.

Подписано в печать Б.кн.-журн. П.л.

Формат 60×84 1/16 Б.л. Тираж 100

РТП РИО СЗТУ Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5