МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Смоленский областной казачий институт промышленных технологий и бизнеса (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего образования «Московский

государственный университет технологий и управления

имени К. Г. Разумовского (Первый казачий университет)»

Рассмотрено

на заседании кафедры

«Информатизации и управления»

Протокол № 2 от 16.10.2015 г. Заведующий кафедрой «И и У»

__________к.э.н., доцент Г. В. Кораблёва

«16» октября 2015 г.

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УМ и ВР

__________д.и.н., доцент Д. Е. Комаров

Протокол НМС № __

от «____» ____________ 201__ г.

Методические указания

и варианты заданий контрольных работ

по дисциплине: «Компьютерное моделирование:

моделирование систем»

Направление: 09.03.01 (230100) «Информатика и вычислительная

техника»

Курс: 3, 2

Форма обучения: очно-заочная, заочная

Составитель: к.э.н., доцент Кораблёва Г. В.

Вязьма – 2015

Г. В. Кораблёва

Методические указания и варианты заданий контрольных работ по дисциплине: «Компьютерное моделирование: моделирование систем». – Вязьма: СОКИПТБ (филиал) ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К. Г. Разумовского (ПКУ)». - 91 с.

Настоящее пособие разработано для оказания методической поддержки студентам направления 09.03.01 (230100) «Информатика и вычислительная техника» при выполнении контрольных работ по дисциплине «Компьютерное моделирование: моделирование систем», самостоятельному изучению дисциплины. В учебно-методическом пособии представлены примеры решения задач с применением современных прикладных программ, инструментов и методов компьютерного моделирования. В методическом пособии рассмотрены методы и технологии построения динамических, функциональных, имитационных моделей систем. Учебное пособие предназначено для студентов третьего курса направления 09.03.01 (230100) «Информатика и вычислительная техника», в нём содержатся варианты заданий практических заданий контрольной работы по дисциплине «Компьютерное моделирование: моделирование систем».

Рецензент: д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой «Информационные технологии» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского (ПКУ)»

Краснов Андрей Евгеньевич

 СОКИПТБ (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского» в г. Вязьме Смоленской области, 215119, г. Вязьма, ул. Ленина, д. 77

Оглавление

1. Введение

Лица, ответственные за принятие решений, касающихся проектирования и создания сложных систем, могут оценить их эффективность одним из трех следующих способов. Во-первых, есть возможность (по крайней мере, теоретическая) проводить управляемые эксперименты с реальной системой (если такая существует). Однако принятие неоптимальных решений может причинить ущерб системе.

Во-вторых, если есть данные о развитии системы за некоторый период времени в прошлом, то можно провести мысленный эксперимент на этих данных. Однако для этого нужно знать точно, какие изменения каких входных переменных привели к наблюдаемому изменению выходных переменных, характеризующих эффективность функционирования системы. Иногда причинами изменений могут оказаться случайные возмущения. Поэтому нельзя слишком доверять оценкам решений, полученным на основе данных о развитии системы в прошлом.

В-третьих, можно построить математическую модель рассматриваемой системы, связывающую входные (независимые) переменные с выходными (зависимыми) переменными и со способом управления системой. Если есть основания для того, чтобы считать разработанную математическую модель адекватной рассматриваемой системе, то с помощью модели можно производить расчеты или машинные эксперименты (если модель реализована на ЭВМ). По результатам этих экспериментов можно выработать рекомендации по повышению эффективности существующей или проектируемой системы.

Следовательно, разрабатывать модель имеет смысл только в том случае, если объект-оригинал еще недостаточно изучен или вообще не существует в природе и только проектируется.

Физическое моделирование позволяет получить достоверные результаты для достаточно простых систем. Сложные по внутренним связям и большие по количеству элементов системы трудно поддаются прямым способам моделирования и зачастую для построения и изучения переходят к имитационным методам. Появление новейших информационных технологий увеличивает не только возможности моделирующих систем, но и позволяет применять большее многообразие моделей и способов их реализации.

Совершенствование вычислительной и телекоммуникационной техники привело к дальнейшему развитию методов машинного моделирования, без которых невозможно изучение процессов и явлений, а также построение больших и сложных систем. Поэтому дисциплина «Компьютерное моделирование: моделирование систем» стала базовой при подготовке различных специалистов инженерных специальностей, в том числе и по направлению «Информатика и вычислительная техника».

Целью преподавания дисциплины «Компьютерное моделирование: моделирование систем» является ознакомление студентов с моделированием как методом исследования и проектирования сложных объектов, процессов, систем и целесообразностью применения для моделирования средств вычислительной техники. В этой связи в рамках данного курса студентам предлагается рассмотреть виды моделирования и моделей сложных систем, типовые математические схемы, методы и методики разработки имитационных моделей, проведения экспериментов на ЭВМ.

Задачами преподавания дисциплины «Компьютерное моделирование: моделирование систем» являются:

- ознакомление с моделированием как методом научного познания;

- изучение основных видов моделирования сложных систем;

- рассмотрение математических схем моделирования сложных систем;

- освоение методики построения имитационных моделей, систем и способов проведения экспериментов на ЭВМ с имитационными моделями;

- развитие и совершенствование практических навыков разработки имитационных моделей экономических и производственных систем средствами современных инструментов создания программного обеспечения (VBA for Excel, Borland DELPHI 8, Borland JBuilder 7 и др.).

Объектом изучения дисциплины «Компьютерное моделирование: моделирование систем» являются основные классы моделей сложных систем и процессов, в том числе характерные для пищевой промышленности.

Предметом изучения дисциплины «Компьютерное моделирование: моделирование систем» являются типовые математические схемы, методы и методики, инструментальные средства построения моделей систем и процессов.

Студент, изучивший дисциплину «Компьютерное моделирование: моделирование систем» должен знать:

- особенности моделирования - метода изучения и проектирования сложных систем;

- характеристики моделей сложных систем;

- основные виды моделирования сложных систем;

- математические схемы моделирования сложных систем;

- методику построения имитационных моделей и проведение экспериментов с их использованием;

- прикладные модели производственных систем предприятий пищевой промышленности.

Студент, изучивший дисциплину «Компьютерное моделирование» должен уметь:

- подбирать типовую математическую схему, подходящую для построения модели исследуемого объекта, процесса, явления;

- применять методы и/ или средства реализации имитационной модели на ЭВМ в соответствии с выбранной математической схемой;

- проводить статистические эксперименты с построенной имитационной моделью;

- выполнять анализ результатов машинного эксперимента;

- оценивать адекватность построенной модели;

- применять инструментальные средства (CASE – средства, СУБД, интегрированные среды разработки программного обеспечения, прикладные программы для построения имитационных моделей сложных систем.

Студент, изучивший дисциплину «Компьютерное моделирование» должен овладеть навыками:

- разработки имитационных моделей с помощью современных инструментальных средств (интегрированных сред разработки, CASE – средств, прикладных программ);

- проектирования функциональных моделей сложных систем в виде SADT (IDEF0) – диаграмм с помощью CASE – средства BPwin v4.1 Computer Associates;

- моделирования состояния и поведения сложных динамических систем с применением диаграмм состояний (STD), UML – диаграмм деятельностей, взаимодействия с помощью CASE – средства Pacestar UML Diagrammer;

- построения дискретно – детерминированных моделей систем (автоматов Мура, Мили);

- построения непрерывно – стохастических моделей сложных систем (различных классов систем массового обслуживания);

- проведения статистических экспериментов с применением имитационных моделей и обработки их результатов.

В соответствии с учебным планом направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» для закрепления полученных знаний и навыков необходимо выполнить контрольную работу. Задания контрольной работы и методические рекомендации по их выполнению размещены в настоящем методическом пособии.

После изучения дисциплины «Компьютерное моделирование» студенты приобретут следующие профессиональные компетенции:

- владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, вос­приятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1),

- использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК -10),

- имеет навыки работы с компьютером как средством управления ин­формации (ОК-12),

- осваивать методики использования программных средств для решения практических задач (ПК - 2),

- разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных (ПК-4),

- разрабатывать компоненты программных комплексов и баз данных, использовать современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК - 5).

При выполнении заданий контрольной работы необходимо следовать методическим рекомендациям по их оформлению. Также студентам следует внимательно ознакомиться с порядком сдачи и защиты работ.

2. Порядок выбора варианта задания контрольной работы, сдачи и защиты контрольных работ

Выбор варианта контрольной работы осуществляется студентом в соответствии со своим номером в списке академической группы. Его следует уточнить у методиста в деканате заочного отделения.

Если студент не может (не хочет) по какой – либо причине выполнять задания контрольной работы варианта, соответствующего своему номеру, он с разрешения преподавателя может произвести замену на любой из незадействованных студентами группы номеров вариантов. Без согласия преподавателя подобные замены не выполняются.

Если студент выполнил задания контрольной работы не своего варианта, но работа считается недействительной.

Готовая контрольной работа сдается в деканат заочного отделения в сроки, установленные графиком учебного процесса, для регистрации. Сотрудники деканата или студент передают работу преподавателю на рецензирование. Для этого в начало (вторым листом после титульного листа) контрольной работы студент помещает бланк рецензии, образец заполнения которой представлен в приложении 2. Студент самостоятельно заполняет в бланке рецензии поля «Студент», «Специальность», «Рецензент», «Номер варианта», оставляя пустые строки для заполнения рецензенту. Преподаватель после прочтения вкладывает рецензию в работу и возвращает студенту через деканат заочного отделения или лично.

В рецензии преподаватель отражает соответствие текста контрольной работы требованиям, предъявляемым к оформлению и содержанию, а также правильность выполнения заданий контрольной работы.

В конце рецензии преподавателем дается оценка контрольной работе:

- если работа выполнена в соответствии с предъявляемыми требованиями к содержанию и оформлению, она может быть допущена к защите без дополнительной доработки;

- если в работе существуют небольшие недоработки, она возвращается с соответствующими пометками студенту, дорабатывается и приносится студентом на защиту для дальнейшей оценки;

- если работа не соответствует по содержанию или по форме настоящим методическим указаниям, студенту назначается срок, в течение которого он должен исправить его, затем работа будет рассматриваться и рецензироваться преподавателем дополнительно.

Для получения положительной оценки по контрольной работе достаточно абсолютно правильно выполнить три задания, одно из которых должно быть задачей № 1 или № 5.

3. Требования к оформлению и содержанию контрольных работ

Контрольная работа представляется в сброшюрованном виде. Контрольная работа может быть отпечатан на машинке с минимальной высотой букв не менее 2,5 мм, либо с помощью ЭВМ в редакторе MS Word чёрным шрифтом Times New Roman, размером 14, с полуторным интервалом. Форматирование текста выполняется по ширине.

Структура материалов контрольной работы следующая:

- титульный лист;

- лист «Рецензия»;

- лист «Содержание»;

- введение;

- основная часть контрольной работы – теоретические сведения по заданиям контрольной работы и результаты выполнения заданий контрольной работы;