МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южный федеральный университет»
Рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры САиТ Протокол № ________ «___»__________ 20___ г. Зав. кафедрой САиТ _________ | УТВЕРЖДАЮ Декан факультета АВТ ___________________ «___»_________ 20___ г. |
Образовательная профессиональная
программа (ОПП) 230102 Автоматизированные системы обработки информации и управления
Факультет автоматики и вычислительной техники
Выпускающая кафедра по ОПП кафедра САиТ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ
КОМПЛЕКС
дисциплины Методы оптимизации
Кафедра САиТ
Форма обучения очная Срок обучения 5 лет
Технология обучения стандартная
Курс 4 Семестр 7
Таганрог 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА (УМК)
Учебной дисциплины
«Методы оптимизации»
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА (НАЗНАЧЕНИЕ И ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ).
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ.
3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (МЕСТО, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В ОБЩЕЙ СТРУКТУРЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТА.
4. КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН.
5. КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ.
6. БАНК КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ И ВОПРОСОВ ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ (ПОРТФЕЛЬ СТУДЕНТА).
7. ОСНАЩЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОБОРУДОВАНИЕМ И СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕХНИКОЙ
Приложение
8. Контрольный конспект лекций преподавателя.
9. Методические рекомендации к практическим занятиям.
10. Студенческий конспект лекций.
11. Экзаменационные билеты.
12. Образцы практических работ.
13. Образцы индивидуальных заданий.
14. Образцы рейтинговых и промежуточных контрольных работ (экзамена/зачета)
15. Глоссарий
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ» (НАЗНАЧЕНИЕ И ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ ОПП)
Дисциплина «Методы оптимизации» (МО) входит в блок общих математических и естественнонаучных дисциплин (ЕН), Региональный компонент (ЕН. Р.1) для специальности 230102 «Автоматизированные системы обработки информации и управления».
Дисциплина «Методы оптимизации» предназначена для изучения:
– постановки и алгоритмизации задач оптимизации с целью их эффективной программной реализации;
– современных тенденций развития методов оптимизации и их приложений для информационных систем;
– способов применения существующих средств оптимизации для практических задач, способов оценки и использования полученных результатов.
Дисциплина МО изучается на 4-ом курсе в 7-ем семестре и включает:
– Аудиторные занятия:
· лекции, 3 часа в неделю, всего 54 часов;
·практические занятия, 1 час в неделю, всего 18 часов;
– Индивидуальные занятия, 1 час в неделю, всего 18 часов.
– Самостоятельную работу, всего 80 часов.
Теоретический курс состоит из семи модулей:
· Общее понятия теории оптимизации.
· Методы безусловной оптимизации.
· Методы условной оптимизации.
· Линейное программирование.
· Динамическое программирование.
· Теория игр.
· Оптимизация бизнес-процессов.
Практические занятия предусматривают приобретение навыков использования математического аппарата для решения практических задач. Индивидуальные занятия предусматривают выполнение и защиту индивидуального работ, самостоятельная работа включает проработку лекционного материала, подготовку к практическим занятиям.
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ МО
Процесс обучения дисциплине МО определяется ее назначением, учебным планом, рабочей программой и календарным планом. Он состоит из аудиторной и самостоятельной работы студентов.
Аудиторная работа включает в себя посещение лекций и практических занятий. Посещение всех видов занятий контролируется преподавателем, ведущим занятия.
Практические работы включают в себя домашнюю подготовку и работу в аудитории. Результаты выполнения практической работы оформляются в виде отчета, который защищается при сдаче работы преподавателю. Качество защиты оценивается в 3, 4 или 5 баллов.
Самостоятельная работа студентов включает в себя подготовку к лекционным и практическим занятиям, а также выполнение индивидуальной работы.
К экзамену допускается студент, выполнивший и защитивший все практические работы, а также выполнивший и защитивший индивидуальное задание.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
«СОГЛАСОВАНО» Председатель методической комиссии ___________________________ ___________________________ _______________ «____»____________2012/2013 учеб. год | «УТВЕРЖДАЮ» Декан факультета автоматики _____________ «___» ________ 2012/2013 учеб. год |
Образовательная профессиональная программа (ОПП)
230102 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Факультет ________АВТ_________________________________
Выпускающая кафедра по ОПП СА и Т
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины _______Методы оптимизации_______
Кафедра Системного анализа и телекоммуникаций
Форма обучения ____очная_____ Срок обучения _______5 лет______________
Технология обучения стандартная Курс 4 Семестр 7
Академические часы 170 | Зачетные единицы 5,5 | ||||||
Учебных занятий | - | 72 час. | Учебных занятий | - | |||
Из них: лекций практических лабораторных самостоятельных индивидуальных | - - - - - - - | 54 час. 18 час. __ час. 80 час. 18 час. 0 час. | Из них: лекций практических лабораторных самостоятельных индивидуальных курсовая работа | ||||
Промежуточный рейтинг-контроль (зачет) | Промежуточный рейтинг-контроль (зачет) | ||||||
Итоговый рейтинг-контроль (экзамен) | Экзамен | Итоговый рейтинг-контроль (экзамен) | Экзамен |
Таганрог 2012 г.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта Российской Федерации образовательной профессиональной программы (ОПП) 230102 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Составители:
Должность | Уч. степень | Звание | Ф. И.О. | Подпись |
доцент каф. САиТ | к. т.н. | доцент | ||
ассистент каф. САиТ | - | - |
Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры САиТ 4 сентября 2012 г. Протокол № 1
(название кафедры разработчика программы дисциплины)
Зав. кафедрой САиТ ___________________
1. Место, цели и задачи УЧЕБНОЙ дисциплины
«МЕТОДЫ ОПТИИЗАЦИИ»
В ОБЩЕЙ СТРУКТУРЕ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНЕТА
1.1 Место дисциплины в реализации основных задач ОПП
Дисциплина «Методы оптимизации» (МО) входит в блок общие математические и естественнонаучные дисциплины, федеральный компонент для специальности 230102 «Автоматизированные системы обработки информации и управления». Данная дисциплина является основой для получения навыков постановки и решения задач оптимизации с целью их эффективной программной реализации, так же для получения знаний о современных тенденций развития методов оптимизации и их приложений для информационных систем.
1.2 Место дисциплины в обеспечении образовательных интересов личности обучающегося студента по ОПП «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Дисциплина «Методы оптимизации» вносит свой вклад в обеспечение образовательных интересов личности, который состоит в удовлетворении потребностей в получении высшего образования в избранной области профессиональной деятельности; потребностей общества в квалифицированных специалистах; в развитии образования, науки и культуры путём проведения фундаментальных научных исследований и обучения на всех уровнях высшего образования во всех областях науки, техники и культуры, а также дает возможность продолжить свое образование с целью дальнейшего самосовершенствования.
1.3 Место дисциплины в удовлетворении требований заказчиков выпускников университета ОПП «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Знание студентами методов оптимизации позволит выпускникам университета данной специализации быстро включиться в производственный процесс и решать практические инженерные задачи.
1.4 Знание каких учебных дисциплин должны предшествовать изучению дисциплины МО в ОПП «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Базой для изучения дисциплины МО являются дисциплины:
– «Алгебра и геометрия».
– «Математический анализ.
– «Дискретная математика».
1.5 Для изучения каких дисциплин будет использоваться материал дисциплины МО при реализации ОПП «Автоматизированные системы обработки информации и управления»
Дисциплина МО является базой для изучения дисциплин «Применение ИТ в бизнесе и производстве».
1.6 Цели преподавания дисциплины МО
– Получение теоретических и практических знаний в области математического моделирования.
– Подготовка специалистов, умеющих применять существующие средства оптимизации для практических задач.
1.7 Задачи преподавания дисциплины МО
В результате изучения дисциплины МО студент должен знать:
– Важнейшие аспекты построения и анализа математических моделей.
– Средства математического и иного программирования для решения прикладных задач оптимизации.
2. Содержание теоретического курса
2.1. Лекционные занятия
2.1.1. Темы лекций
МОДУЛЬ 1: Общее понятия теории оптимизации. (10 часов)
Лекция 1. Предмет курса, его цели и задачи, основные понятия курса.
Лекция 2. Градиент: линейное локальное приближение. Вторые производные. Квадратичное представление
Лекция 3. Понятие о численных методах оптимизации. Сходимость методов оптимизации. Классы функци. Условия экстремума.
Лекция 4. Постановка задачи оптимизации.
Лекция 5. Классификация задач оптимизации.
МОДУЛЬ 2: Методы безусловной оптимизации (8 часов)
Лекция 6. Методы безусловной оптимизации. Особенности. Примеры.
Лекция 7. Методы одномерной оптимизации. Метод дихотомии.
Лекция 8. Метод фибоначчи. Метод золотого сечения.
Лекция 9. Методы многомерной оптимизации.
МОДУЛЬ 3: Методы условной оптимизации (6 часов)
Лекция 10. Методы условной оптимизации. Особенности. Примеры.
Лекция 11. Методы штрафных функций.
Лекция 12. Методы возможных направлений.
МОДУЛЬ 3: Линейное программирование (6 часов)
Лекция 13. Линейное программирование: основные определения и теоремы.
Лекция 14. Симплекс метод.
Лекция 15. Транспортная задача. Методы составления опорного плана транспортной задачи.
МОДУЛЬ 4: Динамическое программирование (8 часов)
Лекция 16. Методы решения задач дискретной оптимизации. Локальная оптимизация. Методы ветвления.
Лекция 17. Алгоритм Лэнд и Дойга.
Лекция 18. Задача о коммивояжере.
Лекция 19. Теория графов. Разбиение графа на подграфы с минимальной связностью.
МОДУЛЬ 5: Теория игр (8 часов)
Лекция 20. Классификация игр.
Лекция 21. Матричные игры. Решение матричных игр в чистых стратегиях. Смешанное расширение матричной игры.
Лекция 22. Графический метод решения игр 2 х n и m х 2. Сведение матричной игры к задаче линейного программирования
Лекция 23. Бесконечные антагонистические игры. Игры с выпуклыми функциями выигрышей.
МОДУЛЬ 6: Оптимизация бизне-процессов (8 часов)
Лекция 24. Основные понятия. Различия между реинжинирингом и оптимизацией бизнес-процессов.
Лекция 25. Модели потоков работ. Модели и методы теории расписаний. Теория и модели массового обслуживания.
Лекция 26. Моделирование потоков работ методами линейного программирования. Транспортная задача. Поиск кратчайшего пути
Лекция 27. Моделирование потоков работ конечными автоматами. Моделирование потоков работ сетями Петри. Оценка критериев качества.
2.1.2 Основная литература
1. Липко -методическое пособие по курсу «Методы оптимизации» Часть I. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2012. – 88с.
2. Аттетков оптимизации: учебник для студ. втузов / под ред. , . - 2-е изд., стереотип. - М. : Изд-во МГТУ им. , 2003
3. Пантелеев оптимизации в примерах и задачах: учеб. пособие для студ. втузов. - 2-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2005.
2.1.3 Дополнительная литература
1. Струченков оптимизации в прикладных задачах. - М.: СОЛОН-Пресс, 2009
2. Черноруцкий оптимизации в теории управления: учеб. пособие для студ. вузов. - СПб. : Питер, 2004
2.1.4. Методическая литература
1. Ю Учебно-методическое пособие по курсу «Методы оптимизации» Часть I, Изд-во ТТИ ЮФУ, 2012.
2. Электронное учебное пособие по курсу «Методы оптимизации» (http://*****, http://www. *****).
3. Веб-сайт электронной библиотеки http://sait. tti. *****/library. html.
2.2. Лабораторные занятия
Лабораторные занятия по дисциплине МО не предусмотрены.
2.3. Практические занятия (18 часов)
Занятие 1. Математическая модель транспортной задачи (2 часа).
Занятие 2. Метод вычеркивания. Метод северо - западного угла (2 часа).
Занятие 3. Метод минимальной стоимости (2 часа).
Занятие 4. Переход от одного опорного решения к другому. Метод потенциалов (2 часа).
Занятие 5. Особенности решения транспортных задач с неправильным балансом (2 часа).
Занятие 6. Задача о рациональном питании. Задача об использовании ресурсов. Задача о загрузке транспорта (2 часа).
Занятие 7. Динамическое программирование, алгоритмы на графах. Оптимальная политика замены оборудования (2 часа).
Занятие 8. Основные понятия об игровых моделях. Платежная матрица. (2 часа).
Занятие 9. Решение игр в смешанных стратегиях (2 часа).
2.4. Индивидуальные занятия (18 часов)
Индивидуальные занятия связаны с выполнением и защитой работы целью, которой является построение оптимизированной функционально-ориентированной (ФО) модели предприятия. Примеры предметных областей:
1. Автомастерская.
2. Букмекерская фирма.
3. Автостоянка.
4. Кинотеатр.
5. Детский сад.
6. Гостиница.
7. Ломбард.
8. Агентство недвижимости.
9. Посредническая фирма.
10. Интернет-кафе.
11. Турфирма.
12. Оптовый склад.
13. Стоматологический кабинет.
14. Ветеринарная клиника.
15. Пекарня.
16. Авторемонтная мастерская.
17. Химчистка.
18. Автомастерская.
19. Букмекерская фирма.
20. Автостоянка.
21. Кинотеатр
2.5. Курсовое проектирование
Курсовое проектирование по дисциплине МО не запланировано стандартом.
2.6. Формы самостоятельной работы студентов: организованной и внеаудиторной
Самостоятельная организованная работа: выполнение индивидуальной работы, направленной на более углубленное изучение методов оптимизации и подходов их применения на практике.
Самостоятельная внеаудиторная работа: проработка лекционного материала, работа с рекомендованными источниками, подготовка к практическим занятиям.
2.7. Формы и методы контроля усвоения материала в соответствии с целями и задачами учебной дисциплины
1. В течение семестра проводятся практические работы, позволяющие проверить усвоение материала по отдельным модулям курса.
2. Допуск к выполнению практических работ осуществляется только после проверки теоретических знаний по разделу дисциплины, связанному с тематикой данной работы, и знания целей исследования.
3. По теме практических занятий выдается домашнее задание. Результаты выполнения домашнего задания подлежат регулярной проверке.
Определение рейтинга студентов происходит по следующей схеме:
- выполнение и сдача практической работы – 3-5 баллов;
- индивидуальное задание – 6-10 баллов.
2.8. Методы контроля достижения и реализации заявленных целей и задач изучения дисциплины
– Стандартные формы контроля качества усвоения знаний.
– Оценка практической работы.
– Оценка индивидуального задания по результатам его защиты.
– Система требований (собрание образцов работ).
– Метод авторского формирования содержания экзаменов.
– Устный экзамен.
3. рейтинг и итоговая дифференциальная оценка
по учебной дисциплине
Промежуточный и суммарный рейтинг по дисциплине:
Рейтинг первого контроля | Рейтинг второго контроля | Экзамен | Суммарный рейтинг | ||||
макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. | макс. | мин. |
25 | 16 | 25 | 16 | 50 | 23 | 100 | 55 |
Распределение максимальных рейтинговых баллов первого и второго контроля:
Рейтинг первого контроля макс. 25 | Рейтинг второго контроля макс. 25 | ||||
Пр. занятия | Сам. работа (I часть) | Оценка теорет. знаний | Пр. занятия | Сам. работа (II часть) | Оценка теорет. знаний |
макс.10 | макс. 5 | макс.10 | макс.10 | макс. 5 | макс.10 |
мин. 6 | мин. 3 | мин. 7 | мин. 6 | мин. 3 | мин. 7 |
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
