Практические занятия не предусмотрены.
Тема 6. Функции системы. Идеальность системы
Функции системы: основная и дополнительная. Функции полезные и вредные: для человека, для среды, для самой системы.
Идеальность системы. Оценка идеальности. Техническая и эргономическая части.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 4 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
Тема 7. Развитие системы во времени
Закон повышения динамичности систем. Этапы эволюции технических систем.
Системный оператор.
Закон неравномерного развития.
Закон S–образного развития систем.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
Тема 8. Классификация систем по интенсивности обмена
Информация как негэнтропия. Информация как степень разнообразия системы.
Принцип необходимого разнообразия.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
Тема 9. Классификация систем по параметрам
Параметры количественные и качественные. Количественные: дискретные и непрерывные. Качественные: на естественном языке, на формальном языке.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 2 часов.
Тема 10. Классификация систем по степени сложности. Системы большие и сложные
Классификация систем по степени сложности.
Противопоставление систем больших и систем сложных.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 2 часов.
Раздел 2 Управление в системах
Тема 11. Классификация систем по способу управления
Закон повышения управляемости.
Системы неуправляемые, управляемые извне и самоуправляемые. Управляемые извне: без обратной связи и с обратной связью. Самоуправляемые: программно управляемые и самоорганизующиеся.
Этапы развития системы: стабилизация – оптимизация – динамизация – самоорганизация.
Схема управления с обратной связью. Обратная связь положительная и отрицательная.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 4 часов.
Тема 12. Механизм выработки управляющих воздействий
Без обратной связи.
С восприятием информации о среде и об объекте или только об объекте.
С встроенной уставкой или с уставкой, задаваемой извне.
С наличием модели для выработки прогноза поведения объекта или без такой модели.
С наличием модели для выработки прогноза изменения среды или без таковой.
Упреждающие сигналы для реагирования на будущие изменения среды.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 4 часов.
Тема 13. Метауправление
Функции метауправления.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 2 часов.
Раздел 3. Моделирование систем
Тема 14. Основные понятия моделирования
Понятие модели. Понятие моделирования. Адекватность и когерентность модели. Процесс исследования с помощью моделей.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
Тема 15. Классификация моделей
Модели статические, динамические, квазидинамические.
Модели дескриптивные и нормативные.
Модели параметрические. Модели компонентные. Модели структурные. Модели функциональные. Модели потоковые.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
Тема 16. Математическое моделирование
Аналитические модели. Алгоритмические модели. Имитационные модели.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 2 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
План практических занятий (2 год, третий курс)
Тема 18. Структурный подход к моделированию процессов и систем
Используемые для реализации моделей языки моделирования: SADT (IDEF0), DFD, ERD и др. Правила построения диаграмм, основные конструкции языков моделирования, примеры создания моделей.
Лекции: 2 час.
Практические занятия: 4 часа.
Самостоятельная работа: 6 часов.
На практических занятиях студенты получают навыки использования структурного подхода к моделированию.
Отведённое на самостоятельную работу время используется для закрепления лекционного и практического материала, выполнения домашней контрольной работы.
Тема 19. Объектно-ориентированный подход к моделированию процессов и систем
Язык моделирования UML. Краткая характеристика основных видов диаграмм. Диаграммы вариантов использования, диаграммы классов, диаграммы последовательности. Разработка диаграмм различных типов для заданных предметных областей.
Лекции: 4 часа.
Практические занятия: 6 часов.
Самостоятельная работа: 6 часов.
На практических занятиях студенты получают навыки использования объектно-ориентированного подхода к моделированию, знакомятся с языком UML.
Отведённое на самостоятельную работу время используется для закрепления лекционного и практического материала, выполнения домашней контрольной работы.
Тема 21. Предметно-ориентированные языки и средства их разработки
Использование DSL при разработке ИС. Подходы к разработке DSL.
Инструментальное средство MetaEdit+: редакторы, браузеры объектов, репозиторий, генераторы. Пример создания приложения с помощью MetaEdit+: построение предметно-ориентированного визуального языка моделирования, разработка визуальной модели приложения, генерация исходного кода системы.
Структура языкового инструментария MS DSL Tools. Шаблоны разработки DSL. Инструменты для описания абстрактного и конкретного синтаксиса, модели инструментов. Свойства элементов дизайнера: доменные свойства, декораторы. Пример использования платформы Microsoft DSL Tools для разработки языков моделирования. Инструментальное средство State Machine Designer, как расширение технологии DSL Tools.
Структура платформы: технологии GEF и EMF. Описание абстрактного и конкретного синтаксиса, модели инструментов, задание модели соответствия, создание генераторов. Панель GMF Dashboard. Разработка DSL с использованием языкового инструментария Eclipse GMF.
Языково-ориентированное программирование на примере системы Meta Programming System (MPS), предназначенной для создания текстовых DSL. Языковые средства MPS: язык структуры, язык редактора, базовый язык, язык шаблонов.
На практических занятиях студенты знакомятся с примерами предметно-ориентированных языков и их использованием при построении моделей процессов и систем в различных предметных областях, получают навыки разработки визуальных предметно-ориентированных языков и создания с их помощью моделей, практический опыт использования различных формализмов для описания абстрактного синтаксиса визуальных языков, знакомятся с подходами к трансформации моделей, получают практические навыки работы с инструментальными средствами для выполнения трансформаций.
Отведённое на самостоятельную работу время используется для закрепления теоретического и практического материала, выполнения домашнего задания.
Лекции: 2 часа.
Практические занятия: 8 часов.
Самостоятельная работа: 8 часов.
Тема 24. Понятие онтологии и использование онтологий при разработке ИС
Понятие онтологии. Определение онтологии Томаса Грубера. Содержание онтологии: классы, отношения, функции, аксиомы, экземпляры. Классификация онтологий по цели создания и содержанию. Языки описания онтологий (OWL, RDF, KIF, CycL и др.): основные возможности, элементы языков.
Инструментальные средства описания онтологий: Protégé, DOE, OntoEdit, OilEd, WebOnto.
Лекции: 2 часа.
Практические занятия: 4 часа.
Самостоятельная работа: 8 часов.
На практических занятиях студенты получают навыки построения онтологий с помощью инструментария Protégé.
Отведённое на самостоятельную работу время используется для закрепления лекционного и практического материала, выполнении индивидуальных заданий.
Тема 26. Сети Петри: определение и использование для анализа процессов и систем
Примеры разработки сетей различных классов, анализ свойств сетей.
Лекции: 4 часа.
Практические занятия: 6 часов.
Самостоятельная работа: 10 часов.
На практических занятиях студенты получают навыки построения сетей Петри и их анализа.
Отведённое на самостоятельную работу время используется для закрепления лекционного и практического материала, выполнении индивидуальных заданий.
Тема 27. Имитационное моделирование процессов и систем
Примеры разработки моделей с использованием системы имитационного моделирования GPSS.
Лекции: 4 часа.
Практические занятия: 4 часа.
Самостоятельная работа: 10 часов.
На практических занятиях студенты получают навыки построения и анализа имитационных моделей.
Отведённое на самостоятельную работу время используется для закрепления лекционного и практического материала, выполнении индивидуальных заданий.
Приложение 2.
Домашняя контрольная работа по дисциплине
«Моделирование процессов и систем»
(2 год изучения, третий курс)
Тема: Структурный и объектно-ориентированный подходы к моделированию информационных систем и процессов.
При выполнении контрольной работы проверяются знания студента, полученные при изучении тем:
- Структурный подход к моделированию ИС. Диаграммы SADT/IDEF0, DFD, ERD.
- Объектно-ориентированный подход к моделированию ИС. Диаграммы вариантов использования, диаграммы классов, диаграммы последовательности языка UML.
Задание выполняется каждым студентом индивидуально в соответствии со своим вариантом, который определяется порядковым номером студента в журнале.
Формулировка задания: провести моделирование предметной области с помощью
а) структурного и
б) объектно-ориентированного подхода.
Соответствие предложенной для моделирования предметной области и варианта студента следующее:
1. Книжный магазин.
2. Склад.
3. Почтовая служба, включая службу доставки.
4. Почтовое отделение.
5. Управление персоналом в компании (отдел кадров).
6. Управление компанией (заводом).
7. Цент междугородних (международных) переговоров.
8. Аэропорт.
9. Железнодорожный вокзал.
10. Сортировочная станция.
11. Автовокзал.
12. Автотранспортные услуги.
13. Факультет вуза.
14. Школа.
15. Спортивный клуб (организация и управление).
16. Библиотека.
17. Банк.
Требования к выполнению задания:
1. Диаграммы должны быть созданы с помощью одного из редакторов диаграмм, например, Visio.
2. Все диаграммы должны быть нарисованы в соответствии с их нотациями.
3. Диаграмма SADT/IDEF0 должна содержать не менее двух блоков с уровнем декомпозиции три и не менее двух блоков с уровнем декомпозиции два. Все дуги входа, выхода, управления, механизмов должны быть подписаны.
4. Диаграмма DFD должна содержать не менее 8 процессов, 3 источников данных и 3 внешних сущностей.
5. Диаграмма ERD должна содержать не менее 6 сущностей. Следует указывать кратности всех связей.
6. Диаграмма вариантов использования UML должна содержать не менее 3‑4 актеров и 4‑5 прецедентов.
7. Диаграмма классов UML должна содержать не менее 5‑6 классов. Диаграмма должна содержать отношения разных типов: наследования, ассоциации, композиции. Все поля, методы, типы должны быть указаны в соответствии со стандартом UML 2.0.
8. Диаграмма последовательности UML должна содержать минимум два взаимодействующих объекта, а также различные виды запросов: синхронные, асинхронные, условные и др.
Максимальное количество баллов, которые студент может получить за выполнение задания равно десяти. Вид диаграммы и её вес в определении оценки за выполнение контрольной работы приведены в таблице:
Вид диаграммы | Вес |
Диаграмма SADT/IDEF0 | 3 |
Диаграмма DFD | 2 |
Диаграмма ERD | 1 |
Диаграмма вариантов использования UML | 1 |
Диаграмма классов UML | 1 |
Диаграмма последовательности UML | 2 |
Критерии оценки выполнения задания представлены в следующей таблице:
Характеристика решения | Оценка |
Диаграмма изображена в соответствии с нотацией, в работе может присутствовать 1‑2 небольших недочётов. | 8‑10 |
Диаграмма изображена в соответствии с нотацией, но в работе имеется существенный недочёт / 3‑5 небольших недочётов. | 5‑7 |
Диаграмма не соответствует заданной нотации / в диаграмме отсутствуют необходимые уровни декомпозиции. | менее 5 |
Приложение 3.
Домашнее задание по дисциплине «Моделирование процессов и систем»
(2 год изучения, третий курс)
Тема: Разработка предметно-ориентированного языка с использованием DSM-платформы.
Задание выполняется в группе (не более трех студентов) или индивидуально. Каждый студент отчитывается по каждому пункту задания индивидуально. Предметную область для выполнения домашнего задания студент выбирает самостоятельно (по согласованию с преподавателем).
Студентам необходимо разработать визуальный предметно-ориентированный язык моделирования с использованием одной из DSM-платформ: MetaEdit+, MS DSL Tools, Eclipse GMF.
При выполнении задания требуется:
6. Выполнить этап концептуального анализа исследуемой предметной области, выделить основные понятия и связи между ними.
7. Разработать DSL, содержащий 10-15 взаимосвязанных конструкций предметной области.
8. Описать с помощью выбранной DSM-платформы разработанный предметно-ориентированный язык: описать абстрактный и конкретный синтаксис языка, определить инструментарий, используемый для отображения конструкций создаваемого DSL, построить шаблоны для генерации кода визуального редактора.
9. Используя созданный DSL, описать одну-две модели предметной области.
10. Подготовить отчёт по выполненному заданию, в который необходимо включить:
- Подробное обоснование выбора конструкций языка и связей между ними. Необходимо нарисовать метамодель спроектированного DSL, например, в среде Visio, перечислить конструкции, спроектированного DSL, их атрибуты, связи между конструкциями. Какие из конструкций (объектов) являются абстрактными, какие – конкретными. Подробно и четко обосновать то, почему были выбраны именно эти объекты и типы связей (агрегация, наследование, ассоциация). Не следует в качестве языка выбирать одну из известных на сегодняшний день нотаций, поскольку они ориентированы в большой степени на унификацию и не оперируют терминами предметной области. Однако можно выбрать некоторое подмножество нескольких языков и «ориентировать» их на предметную область.
- Описание процесса разработки метамодели. Следует пошагово наглядно (со скриншотами) описать процесс создания DSL с помощью одной из известных студентам DSM-платформ.
- Описание процесса разработки модели предметной области. Необходимо пошагово наглядно (со скриншотами) описать процесс создания минимум одной модели.
Предусмотрена процедура защиты для выполненного задания, в ходе которой необходимо объяснить и обосновать представленное решение.
Максимальное количество баллов, которые студент может получить за выполнение задания равно тридцати.
Распределение баллов за выполнение работы представлено в следующей таблице:
Требование к заданию | Максимальное количество баллов |
Предметно-ориентированный язык спроектирован с учётом особенностей предметной области. Построенная метамодель достаточно полно описывает предметную область и все её особенности. | 6 |
Концептуальная модель предметной области описана с помощью инструментария DSM-платформы без внесения изменений в её логику. | 3 |
В работе присутствует подробное и чёткое обоснование выбора конструкций DSL и связей между ними. | 6 |
Отчёт содержит пошаговое наглядное описание процесса создания DSL. | 3 |
Отчёт содержит пошаговое наглядное описание процесса создания моделей. | 5 |
В ходе защиты домашнего задания студент демонстрирует знание профессиональной терминологии и теоретического материала дисциплины. | 3 |
Оформление отчёта и программного проекта удовлетворяет требованиям, предъявляемым к оформлению студенческих работ НИУ ВШЭ. | 4 |
Итого: | 30 |
Предлагаемые предметные области для выполнения домашнего задания
по дисциплине «Моделирование процессов и систем» (2 год):
1. Разработка языка описания приложений для мобильных устройств.
2. Разработка языка описания приложений для системы «Умный дом».
3. Разработка языка описания моделей имитационного моделирования.
4. Разработка языка описания моделей бизнес-процессов (язык на Ваш выбор).
5. Разработка языка описания моделей для каких-либо цифровых устройств (электронные часы, игровые приставки).
6. Разработка языка описания шаблонов документов.
7. Разработка языка описания информационной поддержки автомобильных систем.
8. Разработка языка описания производственной деятельности.
9. Разработка языка описания учебной деятельности.
10. Разработка языка описания Интернет-приложений.
11. Разработка языка описания административных регламентов государственных и муниципальных услуг (по отраслям).
Приложение 4.
Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
Вопросы к зачёту (промежуточному контролю (1 год изучения):
1. Объект
2. Система
3. Принцип эмерджентности
4. Среда
5. Вход/выход
6. Черный ящик
7. Компонент
8. Элемент
9. Подсистема
10. Надсистема
11. Состав системы
12. Структура системы
13. Существенные/несущественные компоненты и связи
14. Классификация
15. Класс
16. Основание классификации
17. Порядок научного исследования
18. Системный подход
19. Гомеостаз
20. Эквифинальность
21. Синергизм
22. Принцип двойственности
23. Композиция
24. Декомпозиция
25. Классификация систем по происхождению
26. Целеполагание в искусственных и естественных системах
27. Функции системы
28. Системный оператор
29. Геносистема
30. Топосистема
31. Онтогенез
32. Филогенез
33. Идеальная система
34. Классификация систем по интенсивности обмена
35. Понятие энтропии
36. Энтропия в замкнутых системах
37. Системы гомогенные/гетерогенные
38. Классификация систем по динамичности
39. Классификация систем по предсказуемости
40. Лапласианский детерминизм
41. Классификация систем по параметрам
42. Классификация систем по способу управления
43. Виды прямой связи.
44. Обратная связь
45. Виды обратной связи
46. Механизм выработки управляющих воздействий.
47. Метауправление.
48. Информация как степень разнообразия системы.
49. Принцип необходимого разнообразия.
50. Классификация систем по степени сложности
51. Сложные системы (как противопоставление большим)
52. Большие системы (как противопоставление сложным)
53. Дерево целей.
54. Закон повышения идеальности
55. Закон полноты частей системы
56. Закон сквозного прохода энергии
57. Закон S-образного развития
58. Закон неравномерности развития частей системы
59. Закон согласования-рассогласования
60. Закон вытеснения человека из ТС
61. Закон свертывания-развертывания ТС
62. Закон повышения динамичности
63. Закон повышения управляемости
64. Закон перехода на микроуровень и преимущественного использования полей
65. Закон перехода в надсистему.
Вопросы к экзамену (итоговому контролю (2 год обучения)):
1. Понятие информационной системы (ИС). Жизненный цикл информационных систем, этапы жизненного цикла, модели жизненного цикла.
2. Понятие модели, многоуровневые модели ИС и понятие метамодели.
3. Модели и языки моделирования.
4. Технологии разработки информационных систем, основанные на использовании моделей.
5. Понятие и основные положения MDA.
6. Цикл разработки ИС с использованием MDA.
7. Платформенно-независимые и платформенно-зависимые модели, понятие трансформации и требования к трансформациям.
8. Понятие онтологии.
9. Спектр онтологий и их использование при разработке ИС.
10. Определение онтологии Томаса Грубера; содержание онтологии: классы, отношения, функции, аксиомы, экземпляры.
11. Классификация онтологий по цели создания и содержанию.
12. Языки описания онтологий (OWL, RDF, KIF, CycL и др.): основные возможности, элементы языка, примеры. Инструментальные средства описания онтологий: Protégé, DOE, OntoEdit, OilEd, WebOnto.
13. Понятие паттерна проектирования, элементы паттернов проектирования.
14. Назначение паттернов. Классификация паттернов.
15. Использования паттернов проектирования при разработке ИС.
16. Структурный подход к моделированию процессов и систем. Базовые принципы структурного подхода к моделированию, его преимущества и недостатки.
17. Основные типы используемых диаграмм: IDEF0 (SADT), ERD, DFD, краткая характеристика, примеры.
18. Объектно-ориентированных подход к моделированию процессов и систем.
19. Диаграмм UML: диаграммы классов, диаграммы вариантов использования, диаграммы взаимодействия, краткая характеристика, преимущества, недостатки, примеры.
20. Понятие предметно-ориентированных языков (DSL), их классификация, примеры.
21. Преимущества и недостатки предметно-ориентированного моделирования. Использование DSL при разработке ИС.
22. Подходы к разработке DSL. Понятие DSM-платформы (языкового инструментария). Требования к инструментальным средствам разработки DSL. Архитектура DSM-платформ.
23. Инструментальное средство MetaEdit+: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и моделей предметной области с помощью MetaEdit+.
24. Технология Eclipse Graphical Modeling Framework: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и моделей предметной области с помощью Eclipse Graphical Modeling Framework.
25. Языковой инструментарий MS DSL Tools: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и моделей предметной области с помощью MS DSL Tools.
26. Технология Meta Programming System: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и модели предметной области с помощью Meta Programming System.
27. Научно-исследовательские проекты Real-IT, UFO-toolkit: краткая характеристика, области применения.
28. Сравнение различных инструментальных средств разработки предметно-ориентированных языков моделирования: MetaEdit+, Microsoft Tools for Domain-specific Modeling, Eclipse Graphical Modeling Framework, Meta Programming System.
29. Понятие абстрактного и конкретного синтаксиса. Понятие графовой грамматики.
30. Различные формализмы представления графовых грамматик (классические графы, орграфы, мультиграфы, псевдографы, метаграфы, hi-графы, гиперграфы и др.) и их применение в программировании и моделировании. Примеры.
31. Мультимоделирование при разработке ИС. Проблема преобразования моделей из одной нотации в другую. Понятие трансформации, классификация.
32. Подходы к трансформации моделей: язык трансформации ATL; подходы, основанные на трансформации графовых грамматик GReAT, Attributed Graph Grammar, VIATRA; подход к трансформации на основе обучающей выборки примеров MTBE.
33. Понятие бизнес-процесса (БП). ERP-системы. Моделирование БП. Диаграммы потоков данных (DFD) и потоков работ (WFD). Семейство стандартов IDEF. Диаграммы активности языка UML. Нотация eEPC. Стандарт BPMN. Примеры.
34. Анализ процессов и систем с использованием моделей: понятие сети Петри, формальное определение сети Петри.
35. Классификация сетей Петри и их назначение.
36. Свойства сетей Петри и анализ процессов.
37. Дерево достижимости: понятие и алгоритм построения.
38. Матричное представление сетей Петри и анализ на основе матричных уравнений.
39. Понятие метода имитационного моделирования.
40. Подходы к разработке имитационных моделей и классификация систем имитационного моделирования.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
