Моделювання систем

Мета вивчення дисципліни: Оволодіння принципами моделювання складних систем, що реалізовують нові інформаційні технології; вивчення інструментальних (програмних і технічних) засобів моделювання  процесів функціонування інформаційних систем; побудова концептуальних моделей та їх формалізація; реалізація моделюючих алгоритмів для дослідження характеристик і поведінки складних об'єктів.

Практичне значення та використання отриманих знань. здобувати систематичні знання в галузі комп’ютерних наук, аналізувати проблеми з точки зору сучасних наукових парадигм, осмислювати   і робити обґрунтовані висновки з наукової і навчальної літератури та результатів експериментів; придбання умінь ефективно використовувати сучасний математичний апарат в професійній діяльності для розв’язання; придбання умінь і навичок аналізу нескінченно малих, інтегральне числення, лінійну алгебру, аналітичну геометрію, диференційні рівняння, функціональний аналіз, комбінаторику, теорію графів, булеву алгебру.
 
Основні результати навчання:
ПРН1. Застосовувати знання основних форм і законів абстрактно-логічного мислення, основ методології наукового пізнання, форм і методів вилучення, аналізу, обробки та синтезу інформації в предметній області комп'ютерних наук. 
ПРН3. Використовувати знання закономірностей випадкових явищ, їх властивостей та операцій над ними, моделей випадкових процесів та сучасних програмних середовищ для розв’язування задач статистичної обробки даних і побудови прогнозних моделей.
ПРН21. Використовувати методології ймовірнісного та імітаційного моделювання об’єктів, процесів і систем, розуміти складові структурної та параметричної ідентифікації моделей реальних систем, застосовувати методи моделювання складних об’єктів і систем з використанням відповідного програмного забезпечення, оцінювати ступінь повноти, адекватності, істинності та реалізованості моделей реальних систем.

Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень.
Лекція 1 «Методологічна основа моделювання. Основні поняття теорії моделювання систем. Класифікація видів моделювання систем. Математичні методи моделювання інформаційних процесів і систем. Основні підходи до побудови ММ систем».
Лабораторне заняття 1 «Середовище  та  функціональна  структура мови моделювання GPSS/PC. Програмування для апаратних та динамічних категорій мови моделювання GPSS/PC.»
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
2 тиждень.
Лекція 2 «Системи масового обслуговування (СМО). Методи теорії масового обслуговування. Поняття випадкового процесу. Марковський випадковий процес. Потоки подій».
Лабораторне заняття 2 «Середовище та функціональна  структура мови моделювання GPSS/PC. Програмування для апаратних та динамічних категорій мови моделювання GPSS/PC.»
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
3 тиждень.
Лекція 3 «Рівняння Колмогорова для імовірностей станів. Фінальні імовірності станів. Задачі теорії масового обслуговування. Класифікація СМО»
Лабораторне заняття 3 «Дослідження елементів системи моделювання GPSS/PC на імітаційних моделях процесів масового обслуговування»
Контрольне завдання 1 «Середовище  та  функціональна  структура мови моделювання GPSS/PC. Програмування для апаратних та динамічних  категорій  мови  моделювання GPSS/PC».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
4 тиждень.
Лекція 4 «Математичні моделі найпростіших систем масового обслуговування. Одноканальна СМО з відмовами. N - канальна СМО з відмовами (задача Ерланга). Можливі постановки задач оптимізації n - канальних СМО з відмовами».
Лабораторне заняття 4 «Дослідження елементів системи моделювання GPSS/PC на імітаційних моделях процесів масового обслуговування».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
5 тиждень.
Лекція 5 «Мережеві моделі. Ієрархічна структуризація мережевих моделей. Теоретичні основи мереж Петрі: принципи побудови, алгоритми поведінки. Мережі Петрі для моделювання систем: способи реалізації». 
Лабораторне заняття 5 «Планування   машинних   експериментів   з імітаційними  моделями  систем  масового обслуговування».
Контрольне завдання 2 «Дослідження елементів системи моделювання GPSS/PC на імітаційних моделях процесів масового обслуговування».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
6 тиждень.
Лекція 6 «Метод статистичних випробувань. Моделювання випадкових подій та дискретних величин. Моделювання неперервних випадкових величин». 
Лабораторне заняття 6 «Планування   машинних   експериментів   з імітаційними  моделями  систем  масового обслуговування».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
7 тиждень.
Лекція 7 «Моделювання випадкових векторів та випадкових процесів. Статистична обробка результатів моделювання». 
Лабораторне заняття 7 «Дослідження   імітаційної   моделі   роботи дільниці  транспортного  цеху,  як  об’єкту оперативного управління».
Контрольне завдання 3 «Планування   машинних   експериментів   з імітаційними  моделями  систем  масового обслуговування».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
Модульна контрольна робота №1 
 
8 тиждень.
Лекція 8 «Імітаційне моделювання  (ІМ)  систем. Процедура ІМ.  Доцільність використання ІМ. Методи проектування імітаційних моделей: варіантний, ітераційний, ієрархічний. Розробка концептуальної моделі. Вибір засобів реалізації імітаційної моделі. Розробка структурної схеми та опису функціонування імітаційної моделі».
Лабораторне заняття 8 «Дослідження   імітаційної   моделі   роботи дільниці  транспортного  цеху,  як  об’єкту оперативного управління».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
9 тиждень.
Лекція 9 «Програмна  реалізація  імітаційної  моделі.  Автоматизація  програмування. Перевірка достовірності та адекватності імітаційних моделей. Приклади імітаційних моделей».
Лабораторне заняття 9 «Дослідження  імітаційної  моделі  передачі даних інформаційно - обчислювальної мережі». 
Контрольне завдання 4 «Дослідження   імітаційної   моделі   роботи дільниці  транспортного  цеху,  як  об’єкту оперативного управління».
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
10 тиждень.
Лекція 10 «Історія розвитку засобів ІМ. Принципи побудови мов моделювання. Стани процесів. Організація керування процесом моделювання. Сучасні засоби ІМ: паралельне моделювання, архітектура високо рівня, засоби орієнтовані на веб-технології. Системи  ІМ: GPSS, SIMSCRIPT». 
Лабораторне заняття 10 «Дослідження  імітаційної  моделі  передачі даних інформаційно-обчислювальної мережі».
Самостійна робота здобувача. Консультація.

11 тиждень.
Лекція 11 «Об’єктно-орієнтоване візуальне моделювання. Пакет Simple++. Інтерактивний
пакет для моделювання Simulink. Системи візуального моделювання неперервних процесів. Методи штучного інтелекту в ІМ». 
Лабораторне заняття 11 «Дослідження характеристик системи комплексних випробувань за допомогою імітаційної моделі».  
Контрольне завдання 5 «Дослідження імітаційної моделі передачі даних інформаційно-обчислювальної мережі.
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
12 тиждень.
Лекція 12 «Проблеми планування імітаційних експериментів. Оцінювання точності результатів моделювання. Методи зниження дисперсії». 
Лабораторне заняття 12 «Дослідження характеристик системи комплексних випробувань за допомогою імітаційної моделі»
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
13 тиждень.
Лекція 13 «Факторний план. Дисперсійний аналіз. Особливості планування імітаційних
експериментів. Прискорення процесу ІМ». 
Лабораторне заняття 13 «Дослідження характеристик випадкового доступу до моно каналу за допомогою імітаційної моделі локальної мережі зв’язку».
Контрольне завдання 6 «Дослідження характеристик системи комплексних випробувань за допомогою імітаційної моделі»
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
14 тиждень.
Лекція 14 «Подання результатів моделювання. Методи прийняття рішень. Використання методів оптимізації під час проектування. Порівняння альтернатив. Приклади прийняття рішень за допомогою ІМ».
Лабораторне заняття 14 «Дослідження характеристик випадкового доступу до моно - каналу  за допомогою імітаційної моделі локальної мережі зв’язку. 
Самостійна робота здобувача. Консультація.
 
15 тиждень.
Лекція 15 «Виробничі процеси. Процеси розподілу ресурсів. Процеси обслуговування. Процесу управління розробленням проектів. Комп’ютерні системи та мережі. 
Лабораторне заняття 15 «Дослідження характеристик випадкового доступу до моно-каналу  за допомогою імітаційної моделі локальної мережі зв’язку. 
Самостійна робота здобувача. Консультація.
Модульна контрольна робота №2

Оцінювання результатів навчання

Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.

Модуль 1
Повне і бездоганне виконання контрольних завдань № 1 – 6 бал, № 2 та № 3 – по 7 бали. 
Модульна контрольна робота 1 – бездоганне виконання 30 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).
 
Модуль 2
Повне і бездоганне виконання контрольних завдань № 4 – 6 бал, № 5 та № 6 – по 7 бали. 
Модульна контрольна робота 2 – бездоганне виконання 30 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).
 
Посилання на рекомендовані джерела
 
1.    Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Моделювання систем» Для студентів денної форми навчання Інституту промислових технології дизайну та менеджменту. Спеціальність – 122 «Комп’ютерні науки» / Барчанова Ю.С. — Одеса, 2019, — 57 с.
2.    Моделювання та оптимізація систем: підручник / [Дубовой В. М., Квєтний Р. Н., Михальов О. І., Усов А. В.] – Вінниця : ПП «ТД«Едельвейс», 2017. – 804 с.
3.    Великодний С. С. Моделювання систем: конспект лекцій. Одеський державний екологічний університет, 2018. – 186 с.