Моделювання систем

Анотація навчальної дисципліни

Мета вивчення дисципліни: Мета дисципліни «Моделювання систем» – формування та розвиток компетентностей, спрямованих на розв’язування складних спеціалізованих задач та практичних проблем у галузі комп’ютерних наук для адекватного моделювання предметних областей і складання моделей реальних систем, набуття вміння аналізу і дослідження цих моделей та обробки результатів таких досліджень з використанням інструментальних засобів імітаційного моделювання. 

Практичне значення та використання отриманих знань : Знання  основних понять та визначень моделювання систем, типів моделей систем та основних принципів моделювання,  методів аналітичного та імітаційного моделювання систем. Вміння створювати та досліджувати математичні та програмні моделі процесів, пов’язаних із функціонуванням об’єктів професійної діяльності, будувати концептуальну модель системи та вибирати метод моделювання; виконувати аналітичне та імітаційне моделювання систем з використанням сучасних програмних пакетів; планувати та проводити модельний експеримент. 

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.
Лекція1 «Задачі і структура дисципліни та її зв’язок з іншими дисциплінами. Функція, структура та організація систем».
Лабораторне заняття 1 «Робота з середовищем Scilab та пакетом Хсos(SciCos)».

2 тиждень
Лекція 2 «Принципи системного підходу у моделюванні систем. Процес синтезу моделі на базі класичного і системного підходів».
Лабораторне заняття 2_3 «Неперервно-детерміновані моделі та їх побудова в середовищі Scilab. Частина1».

3 тиждень. 
Лекція  3 «Класифікація видів моделювання».
Лабораторне заняття 2_3 «Неперервно-детерміновані моделі та їх побудова в середовищі Scilab. Частина 2».

4 тиждень.
«Математичні схеми та принципи моделювання систем.  Неперервно-детерміновані моделі (D-схеми) систем. Диференційні рівняння як методична основа для побудови неперервно-детермінованих моделей систем. Основні принципи реалізації неперервно-диференційних моделей на аналогових обчислювальних машинах».
Лабораторне заняття 4_5 «Неперервно-детерміновані моделі та їх побудова з допомогою середовища Scilab та пакету Хсos(SciCos). Частина1». 

5 тиждень. 
Лекція 5 «Дискретно-детерміновані моделі (F-схеми ) систем. Автомат як методична база дискретно-детермінованих моделей. Основні типи кінцевих автоматів. Основні методи і алгоритми аналізу та синтезу дискретно-детермінованих моделей у вигляді кінцевих автоматів».
Лабораторне заняття 4_5 «Неперервно-детерміновані моделі та їх побудова з допомогою середовища Scilab та пакету Хсos(SciCos). Частина2».  

6 тиждень.
Лекція 6 «Дискретно-стохастичні моделі (Р-схеми) систем. Термінологія і основні поняття дискретно-стохастичних моделей систем. Основні методи і алгоритми аналізу і синтезу дискретно-стохастичних моделей систем».
Лабораторне заняття 6 «Неперервно-детерміновані моделі. Моделювання одноконтурних електричних схем з допомогою пакету Хсos(SciCos)». 

7 тиждень.
Лекція 6 «Неперервно-стохастичні моделі (Q-схеми) систем. Термінологія і основні поняття неперервно-стохастичних моделей систем. Системи масового обслуговування як методична основа побудови неперервно-стохастичних моделей».
Лабораторне заняття 7-8 «Неперервно-детерміновані моделі. Моделювання багатоконтурних електричних схем з допомогою  пакету Хсos(SciCos). Частина1».  

8 тиждень.
Лекція 8.  «Принципи моделювання. Основні етапи математичного моделювання. Побудова концептуальної моделі. Опис робочого навантаження».
Лабораторне заняття 7-8 «Неперервно-детерміновані моделі. Моделювання багатоконтурних електричних схем з допомогою  пакету Хсos(SciCos). Частина2».
Модульна контрольна робота 1.

9 тиждень.
Лекція 9 «Основи технології імітаційного моделювання. Поняття статистичного експерименту. Область використання та класифікація імітаційних моделей. Опис поведінки системи».
Лабораторне заняття 9 «Дослідження стохастичних систем».

10 тиждень.
Лекція 10 «Моделювання випадкових факторів. Методи генерації випадкових чисел. Вимоги до генераторів випадкових чисел. Моделювання випадкових подій та випадкових величин».
Лабораторне заняття 10_11 «Моделювання стохастичних автоматів з використанням середовища Scilab. Частина1».

11 тиждень.
Лекція 11. «Управління модельним часом. Види часу, що використовуються в моделях. Зміна часу з постійним кроком. Зміна часу за особливими станами. Моделювання паралельних процесів. Види паралельних процесів. Методи опису паралельних процесів».
Лабораторне заняття 10_11 «Моделювання стохастичних автоматів з використанням середовища Scilab. Частина 2».

12 тиждень.
Лекція 12 «Моделювання паралельних процесів. Мережні моделі (N-схеми). Мережі Петрі. Е-мережі. Використання мережних моделей для опису паралельних процесів».
Лабораторне заняття 12_13 «Моделювання одноканальної системи масового обслуговування. Частина 1». 

13 тиждень.
Лекція 13 «Планування модельних експериментів. Цілі планування експериментів. Стратегічне планування імітаційного експерименту. Тактичне планування експерименту».
Лабораторне заняття 12_13 «Моделювання одноканальної системи масового обслуговування. Частина 2». 

14 тиждень.
Лекція 14 «Обробка і аналіз результатів моделювання. Оцінка якості імітаційної моделі.  Підбір параметрів розподілу. Оцінка впливу та взаємозв’язку факторів. Прийняття рішень за результатами моделювання».
Лабораторне заняття 14_15 «Моделювання багатоканальної системи масового обслуговування. Частина 1».

15 тиждень.
Лекція 15 «Огляд програмних засобів моделювання систем».
Лабораторне заняття 14_15 «Моделювання багатоканальної системи масового обслуговування. Частина 2».
Модульна контрольна робота 2.

Самостійна робота здобувача відбувається впродовж семестру та складається з підготовки до аудиторних занять, контрольних заходів. 
Консультації: здійснюються викладачем впродовж семестру згідно розкладу.

Оцінювання результатів навчання

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

Модуль 1 
Лабораторні роботи 1, 6 – максимальна оцінка за бездоганне виконання лабораторної роботи, наданої у встановлені терміни викладачу,  – 4  бали. 
Лабораторні роботи 2_3, 4_5, 7_8 – максимальна оцінка за бездоганне виконання лабораторної роботи, наданої у встановлені терміни викладачу,  – 8 балів. 
Модульна контрольна робота 1 – бездоганне виконання 18 балів (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).

Модуль 2
Лабораторна робота 9 – максимальна оцінка за бездоганне виконання лабораторної роботи, наданої у встановлені терміни викладачу,  – 4  бали. 
Лабораторні роботи 10_11, 12_13, 14_15 – максимальна оцінка за бездоганне виконання лабораторної роботи, наданої у встановлені терміни викладачу,  – 8 балів. 
Модульна контрольна робота 2 – бездоганне виконання 22 бали (в кожному завданні модульної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання кожного завдання).

Посилання на рекомендовані джерела

1 Моделювання та оптимізація систем: підручник /[Дубовой В. М., Квєтний Р. Н., Михальов О. І., А.В.Усов А. В.] –Вінниця : ПП ТД«Едельвейс», 2017. – 804 с.
2.Павленко П. М., Філоненко С. Ф., Чередніков О. М., Трейтяк В. В. Математичне моделювання систем і процесів: навч. посіб. – К. : НАУ, 2017. – 392 с
3. І.І. Обод, І.В. Свид, І.В. Рубан, Г.Е. Заволодько. Математичне моделювання інформаційних систем: навчальний посібник з грифом ХНУРЕ, [Mathematical modeling of information systems: a manual with the confirmation of NURE]. – Харків : Друкарня Мадрид, 2019. – 270 с.
4. І.І. Обод, Г.Е. Заволодько, І.В. Свид. Математичне моделювання систем: навчальний посібник. / За редакцією І.І. Обода – Харків : НТУ «ХПІ», Друкарня МАДРИД, 2019. – 268 с
5. Великодний С. С. Моделювання систем: конспект лекцій. Одеський державний екологічний університет, 2018. – 186 с.