Имитационное моделирование - Учебно

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт математики и компьютерных наук
Кафедра программного обеспечения
СТУПНИКОВ А.А.
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Учебно-методический комплекс.
Рабочая программа для студентов направления 10.05.01 «Информационная
безопасность»,
профиль подготовки: «Безопасность распределенных систем»
очная форма обучения
Тюменский государственный университет
2015
Ступников А.А. Имитационное моделирование. Учебно-методический
комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения, направления
10.05.01 «Информационная безопасность», профиль подготовки: «Безопасность
распределенных систем». Тюмень. 2015, 24 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ:
Имитационное моделирование [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.umk3plus.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой программного обеспечения. Утверждено
директором Института математики и компьютерных наук.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Захарова И.Г., д.п.н., профессор.
© Тюменский государственный университет, 2015.
© Ступников А.А., 2015.
1. Пояснительная записка:
1.1.Цели и задачи дисциплины.
Целью преподавания дисциплины «Имитационное моделирование» является изучение
современных методов компьютерного моделирования для исследования информационных систем,
вычислительных сетей и вычислительных процессов, систем массового обслуживания, систем
управления запасами и бизнес-процессами.
Изучив дисциплину, студент научится использовать современные методы компьютерного
моделирования для исследования информационных систем, вычислительных сетей и
вычислительных процессов, систем массового обслуживания и систем управления запасами,
других задач управления бизнес-процессами на уровне предприятий, научится применять
современные методы компьютерного моделирования, обеспечивающие:



построение компьютерной модели изучаемого процесса;
планирование и анализ компьютерного эксперимента;
обработку результатов компьютерного моделирования.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
 подготовка студентов для научной и практической деятельности в области разработки
моделей сложных дискретных систем и проведения на них исследований;
 приобретение студентами способности ориентироваться в широком спектре
современных методов цифровой обработки данных научных и производственных
исследований;
 формирование системного подхода к построению моделей реальных и
предполагаемых процессов.
Знания, умения и практические навыки, полученные в результате изучения дисциплины
«Имитационное моделирование», используются обучающимися в ходе производственной
практики, при разработке курсовых и дипломных работ.
1.2. Место дисциплины в структуре образовательной программы.
Дисциплина «Имитационное моделирование» входит в раздел «Дисциплины по выбору»
Математического и естественнонаучного цикла дисциплин Федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по
направлению «Информационная безопасность». Для изучения и освоения дисциплины нужны
первоначальные знания из курсов математического анализа, алгебры, основы программирования,
языки программирования, технологии и методы программирования, теории вероятности и
математической статистики. Знания и умения, практические навыки, приобретенные студентами в
результате изучения дисциплины, будут использоваться при изучении курсов "Анализ
информационных рисков", "Распределенные вычисления" и других дисциплин, характер
практических работ которых предполагает применение элементов имитационного моделирования
при анализе параметров информационных объектов. Кроме того, студенты могут использовать
приобретённые компетенции при выполнении курсовых и выпускных квалификационных работ, в
которых важным элементом является построение имитационных моделей поведения объекта
исследования.
Таблица 1.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими)
дисциплинами
№
Наименование
Темы дисциплины необходимые для изучения
п/п
обеспечиваемых
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
(последующих)
1.1
1.2
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
3.4
дисциплин
1. Анализ
информационных
+
+
+
+
рисков
2. Распределенные
+
+
+
+
+
вычисления
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы
В результате изучения дисциплины «Имитационное моделирование» Математического и
естественнонаучного цикла дисциплин по направлению подготовки 10.05.01 “Информационная
безопасность” с квалификацией (степенью) “бакалавр” в соответствии с целями основной
образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в ФГОС
ВПО, выпускник должен обладать следующими компетенциями:




Профессиональными компетенциями:
способностью
использовать
основные
естественнонаучные
законы,
применять
математический аппарат в профессиональной деятельности, выявлять сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-1);
способностью организовывать и поддерживать выполнение комплекса мер по
информационной безопасности, управлять процессом их реализации с учетом решаемых задач
и организационной структуры объекта защиты, внешних воздействий, вероятных угроз и
уровня развития технологий защиты информации (ПК-5);
способностью организовать проведение и сопровождать аттестацию объекта на соответствие
требованиям государственных или корпоративных нормативных документов (ПК-6);
способностью выполнять работы по установке, настройке и обслуживанию технических и
программно-аппаратных средств защиты информации (ПК-11);
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: основные понятия теории моделирования, математические предпосылки и различные
подходы к построению моделей, объекты имитационных моделей, программные средства
имитационного моделирования, методы проверки адекватности, верификации и валидации
модели, методы планирования компьютерного эксперимента, основные возможности
системы моделирования GPSS
Уметь: выполнять реализацию моделей систем массового обслуживания, систем управления
запасами с использованием универсальных языков программирования, использовать
основные возможности языка моделирования GPSS для моделирования сложных систем,
планирования эксперимента, использовать
CASE-технологии для
построения
функциональных и имитационных моделей систем и процессов.
Владеть: методами постановки и реализации задач имитационного моделирования, методами
выбора основных программных средств реализации построенных моделей, методами
оценки адекватности разработанных моделей.
2.
Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр: 4. Форма промежуточной аттестации: зачет. Общая трудоемкость дисциплины
составляет 2 зачетных единицы, 72 академических часа, из них 37,7 часа, выделенных на
контактную работу с преподавателем, 34,3 часа, выделенных на самостоятельную работу.
Таблица 2.
Вид учебной работы
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Иные виды работ:
Самостоятельная работа (всего):
Общая трудоемкость зач. ед.
час
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
Всего
часов
37,7
36
18
18
1,7
34,3
2
72
зачет
Тематический план.
Таблица 3.
№
Тема
Лекции *
Семинарские
(практические)
занятия*
Лабораторные
занятия*
Самостоятельная
работа*
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
недели семестра
3.
1
2
3
4
5
6
7
1-2
2
2
4
8
2
0-9
3-4
2
2
4
8
2
0-11
4
4
8
16
4
0-20
5-6
2
2
4
8
2
0-10
7-8
2
2
4
8
2
0-10
910
2
2
4
8
2
0-10
6
6
12
24
6
0-30
2
2
4
8
2
0-10
Модуль 1
Основы
компьютерного
моделирования
Основные понятия
1.1 компьютерного
моделирования
Планирование
1.2 компьютерных
экспериментов
Всего*
Итого
часов
по
теме
Из них в
интерак
тивной
форме, в
часах
Итого
количес
тво
баллов
8
9
10
Модуль 2
Технология
имитационного
моделирования
2.1
2.2
2.3
Общие подходы к
построению
имитационных
моделей
Внутренняя
функциональная
структура систем
имитационного
моделирования.
Моделирование
объектов
экономики.
Всего*
Модуль 3
Программное
обеспечение
имитационного
моделирования
Принципы
построения
3.1 программных
средств
имитационного
1112
моделирования
Объектно3.2 ориентированное
моделирование
Имитационное
3.3 моделирование в
среде GPSS.
Структурный
анализ и CASE3.4
средства
моделирования.
1314
2
2
4
8
2
0-10
1516
2
2
4
8
2
0-15
1718
2
2
4
8
2
0-15
8
8
16
32
8
0-50
18
18
36
72
Всего*
Итого (часов,
баллов)*:
Из них в интеракт.
форме
0-100
18
*- с учетом иных видов работ.
4.
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Т1
Т2
Всего
0-2
0-2
0-4
0-2
0-2
0-4
Т1
Т2
Т3
Всего
0-1
0-1
0-2
0-4
0-1
0-1
0-2
0-4
Т1
Т2
Т3
Т4
Всего
Итого за
5 семестр
5.
0-2
0-2
0-2
0-2
0-8
0-16
0-2
0-2
0-2
0-2
0-8
0-16
Модуль 1
0-1
0-1
0-2
Модуль 2
0-2
0-2
0-2
0-6
Модуль 3
0-2
0-2
0-3
0-3
0-10
0-18
Информационные
системы и
технологии
электронный
практикум
Технические
формы контроля
программы
компьютерного
тестирования
контрольная
работа
Письменные работы
лабораторная
работа
№ темы
Итого количество
баллов
Таблица 3.
0-4
0-6
0-10
0-9
0-11
0-20
0-6
0-6
0-4
0-16
0-10
0-10
0-10
0-30
0-4
0-4
0-8
0-8
0-24
0-50
0-10
0-10
0-15
0-15
0-50
0 – 100
6.
Содержание дисциплины.
Модуль 1.
Тема 1.1. Основные понятия компьютерного моделирования.
Общая схема процесса принятия решений. Классификация задач принятия решений. Принципы
моделирования. Этапы в исследовании системы посредством имитационного моделирования.
Построение концептуальной модели Понятие статистического эксперимента. Математические
предпосылки создания имитационной модели. Границы возможностей классических
математических методов в системотехнике и экономике. Метод Монте-Карло. Модели
дискретных систем, модели непрерывных процессов, комплексные (дискретно-непрерывные)
модели. Моделирование случайных факторов. Управление модельным временем. Объекты
имитационных моделей: “процесс”, “транзакт”, “событие”, “ресурс” и др.
Тема 1.2. Планирование компьютерных экспериментов.
Планирование компьютерного эксперимента; масштаб времени; датчики случайных
величин; потоки, задержки, обслуживание; проверки гипотез о категориях типа
событиеявлениеповедение; риски и прогнозы. Стратегическое планирование имитационного
эксперимента. Тактическое планирование экспериментов. Методы понижения дисперсии.
Модуль 2.
Тема 2.1. Общие подходы к построению имитационных моделей.
Переменные и подпрограммы дискретно-событийной модели. Механизмы продвижения
времени. Компоненты дискретно-событийной имитационной модели и их организация.
Моделирование системы массового обслуживания с одним устройством обслуживания.
Моделирование системы управления запасами. Альтернативные подходы к созданию
имитационных
моделей.
Непрерывное
и
комбинированное
непрерывно-дискретное
моделирование. Разработка и программирование простых имитационных моделей. Преимущества
и недостатки исследования систем с помощью моделирования.
Тема 2.2. Внутренняя функциональная структура систем имитационного моделирования.
Управляющая программа системы имитационного моделирования: координация параллельных
процессов управления транзактами, синхронизация событий, внутренний таймер единого
модельного времени. Атрибуты узлов модели. Атрибуты транзактов. Внутренние атрибуты
событий в модели. Средства динамической отладки модели. Датчики псевдослучайных и
случайных величин. Отображение динамики управляемого процесса, динамики очереди,
динамики потока транзактов. Программа определения расстояний в сферическом и декартовом
пространстве. Подсчет статистических результатов моделирования.
Тема 2.3. Моделирование объектов экономики.
Модель производственного (дискретно или непрерывного) производственного процесса. Модели
фирмы, учитывающие взаимодействия с рынком, с банками, с бюджетом, с поставщиками, с
наемным трудом. Модели управления риском. Динамические модели экономических процессов на
микро- и макро уровнях, процессов международной экономической деятельности.
Модуль 3.
Тема 3.1. Принципы построения программных средств имитационного моделирования.
Классификация программных средств имитационного моделирования. Необходимые свойства
программных средств имитационного моделирования. Универсальные пакеты имитационного
моделирования.
Тема 3.2. Объектно-ориентированное моделирование.
Основные принципы объектно-ориентированного моделирования. Принципы объектноориентированного анализа и проектирования. Методология Rational Unified Process. Описание
программных средств, реализующих нотацию Unified Modeling Language. Моделирование
требований к информационной системе. Диаграмма требований. Создание прецедентов на
диаграмме использования системы. Диаграммы классов. Определение объектов и классов
предметной области. Определение отношений. Построение концептуальной модели. Операции и
методы. Пример концептуальной модели информационной системы.
Тема 3.3. Имитационное моделирование в среде GPSS.
Объекты, Часы модельного времени. Типы операторов. Внесение транзактов в модель. Удаление
транзактов из модели. Реализация задержки во времени. Сбор статистики об ожидании. Блок
TRANSFER. Моделирование многоканальных устройств. Переменные. Функции. Стандартные
числовые атрибуты. Параметры транзактов. Определение приоритета транзактов. Блоки
управления потоками транзактов.
Тема 3.4. Структурный анализ и CASE-средства моделирования.
Методология описания бизнес процессов IDEF3. Методология функционального моделирования
IDEF0. Структурный анализ потоков данных DFD. Программное обеспечение IDEFмоделирования, имитационное моделирование в СИМ Arena.
7.
Планы семинарских занятий.
Не планируется.
8.
Темы практических работ.
Практические задания выполняются с использованием систем программирования Delphi,
Microsoft Visual Studio, системы табличных вычислений Excel, пакета GPSS.
Тема 1.1. Имитация непрерывных компонентов модели. Отображение пространства, окружающего
систем. имитация финансово-хозяйственной деятельности и получения финансовых результатов.
Тема 1.2. Планирование компьютерного эксперимента, моделирование элементов: масштаба
времени; датчиков случайных величин. Стратегическое планирование имитационного эксперимента.
Тактическое планирование экспериментов.
Тема 2.1. Случайные величины и их характеристики. Определения математического ожидания и
дисперсии дискретной случайной величины. Построение функции распределения.
Тема 2.2. Разработка модели системы массового обслуживания. Моделирование системы управления
запасами. Разработка и программирование простых имитационных моделей.
Тема 2.3. Разработка и программная реализация динамических моделей экономических процессов.
Тема 3.1. Знакомство с языком моделирования дискретных процессов. Создание простейшей
компьютерной модели в системе моделирования GPSS World. Имитационное моделирование
многоканальных устройств в среде GPSS World.
Тема 3.2. Разработка объектно-ориентированных моделей систем, описание структуры объектов,
составляющих систему, их атрибуты, операции, взаимосвязи с другими объектами. Отражение в объектной
модели должны понятий и объектов реального мира, которые важны для разрабатываемой системы.
Тема 3.3. Имитационное моделирование в среде GPSS.
Моделирование систем массового обслуживания с несколькими входами в GPSS..
Тема 3.4. Структурный анализ и CASE-средства моделирования.
Функционально - имитационное моделирование в СИМ Arena.
9.
Примерная тематика курсовых работ
Не планируются.
10.
Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.
Таблица 5.
№
Модули и темы
Модуль 1
1.1 Т1. Основные
понятия
компьютерного
моделирования
1.2 Т2. Планирование
компьютерных
экспериментов
Виды СРС
обязательные
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных
работ. Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Неделя Объем Кол-во
дополнительные семестра часов баллов
Написание
программы
1-2
4
0-9
3-4
4
0-11
8
0-20
4
0-10
Работа с учебной
литературой.
Написание
программы
Всего
Модуль 2
2.1 Т1. Общие подходы
к построению
имитационных
моделей
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Работа с учебной
литературой.
Написание
программы
5-6
2.2 Т2. Внутренняя
функциональная
структура систем
имитационного
моделирования
2.3 Т3. Моделирование
объектов экономики
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Работа с учебной
литературой.
Написание
программы
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Написание
программы
7-8
4
0-10
9-10
4
0-10
12
0-30
11-12
4
0-10
13-14
4
0-10
14-15
4
0-15
Всего
Модуль 3
3.1 Т1. Принципы
построения
программных
средств
имитационного
моделирования
3.2 Т2. Объектно-
ориентированное
моделирование
3.3 Т3. Имитационное
моделирование в
среде GPSS.
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Написание
программы
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Работа с учебной
литературой.
Написание
программы
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Работа с
источниками в
Intenet.
Написание
программы
3.4 Т4. Структурный
анализ и CASEсредства
моделирования.
Конспектирование
материала на
лекционных
занятиях
Выполнение
заданий
лабораторных работ
Выполнение
тестовых и
контрольных работ
Работа с
источниками в
Intenet.
Написание
программы
16-18
4
0-15
Всего
16
0-50
Итого
36
0-100
11. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины.
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Дисциплины (модули) учебного плана ООП
Дискретная математика*
Математическая логика и теория алгоритмов
Математический анализ*
Дополнительные главы высшей алгебры
Дополнительные главы теории чисел
Алгебра и геометрия*
Аппаратные средства вычислительной техники*
Сети и системы передачи информации*
Дополнительные разделы теории алгоритмов
Структуры и алгоритмы компьютерной
обработки данных
Гуманитарные аспекты информационной
безопасности*
Имитационное моделирование
Дискретная оптимизация
Теория графов
Базы данных*
Теоретико-числовые методы криптографии
Операционные системы*
Дополнительные главы криптографии
Системы электронного документооброта*
Теория информации*
Современные информационные системы
Построение информационных приложений на
базе промышленных СУБД
Производственная практика*
Безопасность операционнгых систем
Программно-аппаратные средства защиты
информации*
Производственная практика*
Учебная практика*
Выпускная квалификационная работа*
Семес
тр
Индекс компетенции
ПК-1
1
1
1, 2
2
2
2, 3
2, 3
3, 4
4
+
+
+
+
+
+
+
4
+
4
4
4
4
4
4
4, 5
5
5
5
5, 6
6
6
6, 7
7
8
8
8
ПК-5
ПК-6
ПК-11
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования, описание шкал
оценивания:
Таблица 6.
Карта критериев оценивания компетенций
ПК-1
Код
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый (удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
повышенный (отл.)
91-100 баллов
Знает: о необходимости
использования
в
компьютерных технологиях
простейших
методов
имитационного
моделирования
Знает:
о
необходимости
использования в компьютерных
технологиях
методов
имитационного моделирования
в стандартных ситуациях
Знает:
о
необходимости
использования в компьютерных
технологиях
методов
имитационного моделирования в
любых ситуациях
Умеет:
сообщать
идеи,
проблемы
использования
простейших
методов
имитационного
моделирования,
как
специалистам,
так
и
неспециалистам
Владеет:
способами
и
методами
составления
сообщений об использовании
в
компьютерных
технологиях
простейших
методов
имитационного
моделирования.
Виды занятий
(лекции,
семинарcкие,
практические,
лабораторные
)
Умеет: сообщать решения, идеи, и
проблемы
использования
простейших
методов
имитационного
моделирования,
как
специалистам,
так
и
неспециалистам,
используя
Лекции,
диапазон
качественной
и лабораторные
количественной информации.
занятия.
Владеет: способами и методами
составления
сообщений
об
использовании в компьютерных
Владеет:
способами
и технологиях простейших методов
методами
составления имитационного моделирования в
сообщений об использовании в любой ситуации
компьютерных
технологиях
простейших
методов
имитационного моделирования
в стандартной ситуации
Умеет: сообщать решения,
идеи,
и
проблемы
использования
простейших
методов
имитационного
моделирования,
как
специалистам,
так
и
неспециалистам,
используя
диапазон
качественной
и
количественной информации в
стандартных ситуациях
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и
др.)
Лабораторные
занятия.
Опрос.
Контрольная
работа, зачёт
ПК-5
Знает: о необходимости
использования в организации
и выполнении комплекса мер
по
информационной
безопасности
простейших
методов
имитационного
моделирования.
Умеет:
сообщать
идеи,
проблемы использования в
организации и выполнении
комплекса
мер
по
информационной
безопасности
простейших
методов
имитационного
моделирования
Знает:
о
необходимости
использования в организации и
выполнении комплекса мер по
информационной безопасности
методов
имитационного
моделирования в стандартных
ситуациях
Умеет: сообщать решения,
идеи,
и
проблемы
использования в организации и
выполнении комплекса мер по
информационной безопасности
простейших
методов
имитационного моделирования,
используя
диапазон
качественной и количественной
Владеет:
способами
и информации
методами
составления
сообщений об использовании Владеет:
способами
и
в организации и выполнении методами
составления
комплекса
мер
по сообщений об использовании в
информационной
организации и выполнении
безопасности
простейших комплекса
мер
по
методов
имитационного информационной безопасности
простейших
методов
моделирования.
имитационного моделирования
в стандартной ситуации
Знает:
о
необходимости
использования в организации и
выполнении комплекса мер по
информационной
безопасности
методов
имитационного
моделирования
в
любых
ситуациях
Умеет: сообщать решения, идеи, и
проблемы
использования
в
организации
и
выполнении
комплекса
мер
по
информационной
безопасности
Лекции,
методов
имитационного
лабораторные
моделирования,
используя
занятия
диапазон
качественной
и
количественной информации.
Владеет: способами и методами
составления
сообщений
об
использовании в организации и
выполнении комплекса мер по
информационной
безопасности
простейших методов в любой
ситуации
Лабораторные
занятия.
Опрос.
Контрольная
работа, зачёт
ПК-6
Знает: некоторые
требования государственных
или корпоративных
нормативных документов.
Умеет: использовать в
составе коллектива
возможности имитационного
моделирования при
проведении аттестации
объектов.
Владеет: простейшими
методами имитационного
моделирования,
используемыми при
аттестации объектов.
Знает: основные требования
государственных или
корпоративных нормативных
документов.
Умеет: самостоятельно
использовать возможности
имитационного моделирования
при проведении аттестации
объектов.
Владеет:
базовыми методами
имитационного моделирования,
используемыми при аттестации
объектов.
Знает: основной и
дополнительный наборы
требований государственных или
корпоративных нормативных
документов.
Умеет: самостоятельно
использовать возможности
имитационного моделирования и
организовывать процедуру
аттестации объектов.
Владеет:
широким спектром методов
имитационного моделирования,
используемыми при аттестации
объектов.
Лекции,
лабораторные
занятия
Лабораторные
занятия.
Опрос.
Контрольная
работа, зачёт
ПК-11
Знает: некоторые правила
настройки и обслуживания
технических и программноаппаратных средств защиты
информации.
Умеет: использовать в
составе коллектива
возможности имитационного
моделирования при
проведении
соответствующих работ.
Знает: особенности работ по
установке, настройке и
обслуживанию технических и
программно-аппаратных
средств защиты информации.
Знает: полный перечень работ по
установке, настройке и
обслуживанию технических и
программно-аппаратных средств
защиты информации.
Умеет: самостоятельно
использовать возможности
имитационного моделирования
при проведении
соответствующих работ.
Умеет: самостоятельно
использовать возможности
имитационного моделирования и
организовывать коллектив для
проведения соответствующих
работ.
Владеет:
Владеет: простейшими
базовыми методами
методами имитационного
имитационного моделирования,
моделирования,
используемыми при
используемыми при
выполнении работы по
выполнении работы по
установке, настройке и
установке, настройке и
обслуживанию технических и
обслуживанию технических
программно-аппаратных
и программно-аппаратных
средств защиты информации.
средств защиты информации.
Владеет:
широким спектром методов
имитационного моделирования,
используемыми при выполнении
работы по установке, настройке и
обслуживанию технических и
программно-аппаратных средств
защиты информации.
Лекции,
лабораторные
занятия
Лабораторные
занятия.
Опрос.
Контрольная
работа, зачёт
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы
формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Пример тестового задания по теме: «Системы массового обслуживания»:
В системе типа M/M/1, при освобождении канала, обслуживание возобновляется
только тогда, когда число заявок в системе становится равным 3.
Требуется:
Определить вероятность того, что канал занят обслуживанием заявки.

1 

(Варианты  ,
, 1   2 , , где    1 ),
2
1 


S1
S0

S1

S1
S1’
S1

S1

S1

S2
S1’
S1 S3

S1 

S1

S1
S1
Пример лабораторного задания
Для полного удовлетворения еженедельного спроса на продукцию фирмы в
пунктах В1 и В2 в объемах 30 единиц и 150 единиц администрация фирмы рассматривает
четыре возможных проекта создания дополнительных производственных филиалов в
пунктах А1, А2, А3 и А4. Проектируемые еженедельные мощности, расчетные
себестоимости единиц продукции и ожидаемые транспортные расходы на доставку
единицы продукции от созданного филиала названным потребителям приведены в
нижеследующей таблице.
Имя проекта
Мощность Себестоимость Транспортный
Транспортный
(ед.)
(руб.)
тариф до пункта тариф до пункта
В1
В2
Филиал А1
20
12
6
11
Филиал А2
125
10
8
13
Филиал А3
70
16
5
7
Филиал А4
90
5
7
8
Необходимо определить, какие из проектируемых филиалов следует создать и
какие грузопотоки от них направить названным потребителям, чтобы при полном
удовлетворении спроса суммарные затраты на производство и транспортировку
продукции были минимальными. Предполагается, что в случае принятия решения о
строительстве, какого – либо филиала, его мощность должна использоваться полностью.
Требуется:
1. Составить экономико-математическую модель расчета оптимального
размещения новых производственных филиалов и оптимальной транспортировки
продукции.
2. Найти наилучшее по критерию затрат решение средствами EXCEL.
Пример контрольной работы
Задание
В таблице приведены данные по ежедневному числу дорожно-транспортных
происшествий в городе:
ПН
ВТ
СР
ЧТ
ПТ
СБ
ВС
2
3
4
6
4
3
5
4
2
1
4
5
3
4
5
3
5
8
2
2
3
1
3
6
2
1
3
2
7
1
Приняв alpha=0.05, проверить согласие этих данных обычного месяца с
распределением Пуассона, пользуясь критерием Хи-квадрат. Перепроверить данные с
помощью критерия Колмогорова-Смирнова, по прежнему принимаяalpha=0.05.
Вопросы к зачёту
1. Понятие системы.
2. Виды моделирования.
3. Аналитические и имитационные модели.
4. Метод статистического моделирования.
5. Способы получения случайных величин.
6. Генерация и преобразование псевдослучайных чисел на ЭВМ.
7. Моделирование дискретных случайных величин.
8. Моделирование непрерывных случайных величин (метод обратных функций).
9. Преобразования случайных величин.
10. Получение последовательностей случайных чисел с заданным законом
распределения.
11. Метод отбора.
12. Простейший метод оценки интеграла методом Монте-Карло.
13. Проблема уменьшения дисперсии оценок характеристик моделируемых систем S.
14. Метод существенной выборки.
15. Понятие системы массового обслуживания.
16. Понятие СМО. Терминология. Марковские и немарковские системы.
17. Классификация СМО.
18. Открытые и замкнутые СМО.
19. Показатели эффективности СМО.
20. Простейший поток.
21. Стационарный пуассоновский поток.
22. Марковские системы массового обслуживания.
23. Уравнения Колмогорова для СМО.
24. Оценка точности и достоверности результатов моделирования.
25. Статистическая обработка результатов в процессе моделирования систем на ЭВМ.
26. Последовательность разработки и компьютерной реализации моделей систем.
27. Стохастические системы и возможности их компьютерного моделирования.
28. Модели и их роль в изучении процессов функционирования сложных систем.
29. Имитация случайных событий при имитационных экспериментах со
стохастическими системами.
20
30. Особенности построения моделирующих алгоритмов систем и сетей массового
обслуживания.
31. Программное обеспечение моделирования систем.
32. Области применения имитационного моделирования
33. Типы моделирующих отношений
34. Основные положения имитационного моделирования
35. Достоинства и недостатки имитационного моделирования
36. Пути реализации имитационных моделей
37. Событийный подход к построению имитационных моделей
38. Подход сканирования активностей
39. Процессно-ориентированный подход
40. Основные элементы языка GPSS
41. Борьба за ресурсы в GPSS
42. Датчики псевдослучайных чисел
43. Основные блоки языка системы имитационного моделирования Arena
44. Объединение ресурсов в группы в система имитационного моделирования Arena
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы
формирования компетенций.
Промежуточный контроль освоения и усвоения материала дисциплины осуществляется в
рамках рейтинговой (100-бальной) системы оценок.
 Студент получает экзамен автоматически в случае набора в течение семестра
следующего количества баллов:
61 – 75 баллов – «удовлетворительно»;
76 – 90 баллов – «хорошо»;
91 – 100 баллов – «отлично».
 Студент набирает в течение семестра 35-60 баллов. Для сдачи экзамена студент
должен явиться на экзамен. Экзамен проводится в устно-письменной форме (на
усмотрение преподавателя). Билет содержит 2 вопроса. Каждый вопрос оценен в
определённое количество баллов. После подсчёта баллов, набранных в течение
экзамена, эти баллы суммируются с баллами, набранными в течение семестра.
Оценка выставляется на основе всех набранных баллов. Если набранных балов не
хватает для получения экзаменационной оценки, студент добирает баллы путём
сдачи самостоятельных работ или выполнения дополнительных заданий.
 Студент набирает в течение семестра менее 35 баллов (не допущен к сдаче
экзамена). Студент добирает баллы путём сдачи самостоятельных и контрольных
работ. После получения допуска (35 баллов), студент должен явиться на экзамен.
 Если студент хочет повысить оценку, полученную автоматически по итогам
семестра, он должен явиться на экзамен. Экзамен проводится в устнописьменной форме (на усмотрение преподавателя). Билет содержит 5 вопросов из
разных разделов курса. Каждый вопрос оценён в определённое количество
баллов. После подсчёта баллов, набранных в течение экзамена, эти баллы
суммируются с 60-ю баллами, набранными в течение семестра. Оценка
выставляется на основе всех набранных баллов. В случае, если студент
отказывается от сдачи экзамена или набранных баллов не хватает для повышения
оценки, ему выставляется оценка, полученная автоматически по итогам семестра.
В случае, если в течение семестра студент не набрал необходимое количество
баллов и не явился на сдачу зачёта (экзамена) во время сессии, добор баллов
21
и пересдача осуществляются только в сроки, установленные учебной частью
института.
12.
Образовательные технологии.
Сочетание традиционных образовательных технологий в форме лекций,
компьютерных лабораторных работ и проведение контрольных мероприятий
(контрольных работ, промежуточного тестирования, экзамена).
аудиторные занятия:
лекционные и компьютерные лабораторные занятия; на лабораторных
занятиях контроль осуществляется при сдаче лабораторного задания в
виде программы (на одном из используемых языков программирования)
и пояснительной записки к задаче. В течение семестров студенты
выполняют задачи, указанные преподавателем к каждому занятию.
активные и интерактивные формы
компьютерное моделирование и анализ результатов при выполнении
лабораторных работ
внеаудиторные занятия:
выполнение дополнительных заданий разного типа и уровня сложности
при выполнении лабораторных работ, подготовка к аудиторным
занятиям, изучение отдельных тем и вопросов учебной дисциплины в
соответствии с учебно-тематическим планом, составлении конспектов.
Подготовка индивидуальных заданий: выполнение самостоятельных и
контрольных работ, подготовка ко всем видам контрольных испытаний:
текущему контролю успеваемости и промежуточной аттестации;
индивидуальные консультации.
13.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
12.1 Основная литература:
1. Демченко, М. С. Основы технологии имитационного моделирования [Электронный
ресурс] / М. С. Демченко. – Электрон. текстовые дан. – М. : Лаборатория книги,
2012. – 171 с. – Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=140062
(дата обращения: 17.04.2015)
2. Карякин, Ю. Е. Компьютерное моделирование : учеб. пособие / Ю. Е. Карякин. –
Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2010. – 156 с.
12.2 Дополнительная литература:
1. Мешечкин, В. В. Имитационное моделирование [Электронный ресурс] : учеб.
пособие / В. В. Мешечкин, М. В. Косенкова. – Электрон. текстовые дан. –
Кемерово : Кемеровский государственный университет, 2012. – 116 с. – Режим
доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=232371 (дата обращения:
17.04.2015)
2. Салмина, Н. Ю. Имитационное моделирование [Электронный ресурс] : учеб.
пособие / Н. Ю. Салмина. – Электрон. текстовые дан. – Томск : Эль Контент, 2012.
– 90 с. – Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=208690 (дата
обращения: 17.04.2015)
3. Элементы статистического моделирования [Электронный ресурс] : учеб. пособие /
И. П. Руденок и др. – Электрон. текстовые дан. – Волгоград : Волгоградский
государственный архитектурно-строительный университет, 2010. – 77 с. – Режим
22
доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=142298
17.04.2015)
(дата
обращения:
12.3 Интернет-ресурсы:
1.
http://biblioclub.ru – электронно-библиотечная система «Университетская
библиотека онлайн»;
2.
http://e.lanbook.com – электронно-библиотечная система издательства «Лань»;
3. http://znanium.com – электронно-библиотечная система Znanium.com.
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень
программного обеспечения и информационных справочных систем (при
необходимости).
При осуществлении образовательного процесса используется базовое программное
обеспечение разработчика – системы программирования на языках Borland Delphi, с
пакетом GPSS.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины
(модуля).
При освоении дисциплины для проведения лекционных занятий требуются учебные
аудитории, оснащенные мультимедийным оборудованием. Для выполнения лабораторных
работ необходимы классы персональных компьютеров с установленным пакетом MS
Office, с набором базового программного обеспечения разработчика – системы
программирования на языках Borland Delphi, с пакетом GPSS.
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Для успешной сдачи экзамена студенты должны посещать лекции и лабораторные
занятия, выполнять домашние задания, выполнить все контрольные работы.
Для более эффективного освоения и усвоения материала рекомендуется
ознакомиться с теоретическим материалом по рассматриваемой теме до проведения
лабораторного занятия. Работу с теоретическим материалом по теме с использованием
учебника или конспекта лекций можно проводить по следующей схеме:
 название темы;
 цели и задачи изучения темы;
 основные вопросы темы;
 характеристика основных понятий и определений, необходимых для усвоения
данной темы;
 краткие выводы, ориентирующие на определенную совокупность сведений,
основных идей, ключевых положений, систему доказательств, которые
необходимо усвоить.
23
Виды контроля деятельности студентов, применяемые на аудиторных занятиях, их
оценка в рейтинговых баллах
№ п/п Вид контроля
Максимальное количество баллов
В случае пропуска лекции без
уважительной причины текущий рейтинг
снижается на 1 балла
1.
Посещение лекционных занятий
2.
В случае пропуска лабораторного
Посещение лабораторных занятий занятия без уважительной причины
текущий рейтинг снижается на 1 балла
3.
Выполнение лабораторных
заданий
За защиту лабораторной работы позже
установленного срока количество баллов
снижается на 2 балла
4.
Выполнение индивидуальных
заданий в процессе
самостоятельной работы
За выполнение по инициативе студента
индивидуальных заданий текущий
рейтинг может быть повышен на
величину 0-10 баллов за задание
5.
Экзамен по дисциплине
0-6 баллов за ответ на вопрос
экзаменационного билета
24
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201__ / 201__ учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
Рабочая
программа
пересмотрена
и
одобрена
на
заседании
______________________________________ «__» _______________201 г.

Заведующий кафедрой ___________________/___________________/
 Подпись
Ф.И.О.
25
кафедры