ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано

Утверждаю

Руководитель ООП

по направлению 220100

декан экономического факультета

проф.

Зав. кафедрой СА и УИ проф.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И УПРАВЛЕНИЯ»

Направление подготовки: 220100 «СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ»

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Формы обучения: очная

Составитель: проф.

Санкт-Петербург

2012

Рабочая программа составлена с учетом требований ФГОС ВПО к содержанию и уровню подготовки выпускника по направлению подготовки 220100 № 000 от 01.01.2001 г. и в соответствии с рабочими учебными планами направления подготовки, утвержденными ректором Университета.

Составитель и научный редактор: профессор

СОДЕРЖАНИЕ

1 Цели и задачи дисциплины 3

2 Место дисциплины в структуре ООП: 4

3 Требования к результатам освоения дисциплины: 5

4 Объем дисциплины и виды учебной работы 7

5 Содержание дисциплины 8

5.1 Содержание разделов дисциплины 8

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами 9

5.3 Разделы дисциплин и виды занятий 11

6 Лабораторный практикум 11

7 Практические занятия (семинары) 12

8 Примерная тематика курсовых проектов (работ) 12

9 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 13

а) Основная литература 13

Учебники и учебные пособия 13

Сборники задач 14

б) Дополнительная литература 14

в) Программное обеспечение 15

г) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы 15

10 Материально-техническое обеспечение дисциплины 16

11 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины 17

Методические рекомендации для преподавателей 17

Методические рекомендации для студентов 18

1. Цели и задачи дисциплины:

Целью изучения дисциплины ознакомление магистрантов с современными проблемами системного анализа и управления и подготовка их к самостоятельной исследовательской работе по специальности.

Задачи курса – приобретение и развитие компетентности, умения свободно ориентироваться в проблемах системного анализа и управления, способности к самостоятельному мышлению, возможности самостоятельного изучения современной научной литературы по избранной специальности.

2. Место дисциплины в учебном процессе:

Дисциплина «Современные проблемы системного анализа и управления» является одной из основных дисциплин фундаментального цикла в структуре ООП магистра, обеспечивает профессиональную эрудицию и формирует навыки самостоятельного научного исследования, является базой при изучении последующих дисциплин, связанных с анализом и моделированием систем.

Дисциплина изучается магистрантами в течение первого и второго семестров. Она создает основу для знакомства с современными научными проблемами в области системного анализа и управления и методами их решения.

Для изучения дисциплины необходимы знания из курсов высшей математики, физики, информатики (математический анализ, функциональный анализ, теория матриц, статистика, логика, системный анализ и принятие решений, знание основных физических законов, статистической физики, квантовой механики, специальной и общей теории относительности, общей картины мира, знание современных компьютерных технологий). Входные знания магистрантов должны соответствовать общекультурной компетентности в объеме ОК-1, 2, 3, 4, 5 и профессиональной компетентности в объеме ПК-1, 2, 3, 4.

Знание современных проблем системного анализа и управления составляет фундамент избранной специальности, без которого невозможна успешная деятельность выпускника вуза в специальных областях технических наук, организации и управления большими системами.

3.Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на приобретение и развитие компетентности в общекультурной и профессиональной сфере. В частности, в сфере общей культуры – в объеме ОК-1, ОК-2, ОК-3, ОК-4 , ОК-6, ОК-7, ОК-8. В профессиональной сфере – в объеме ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-7, ПК-8, ПК-10, ПК-11, ПК-12, ПК-13.

В результате изучения дисциплины магистрант должен:

Иметь представление:

- о взаимосвязи современных проблем системного анализа и управления с проблемами других научных областей.

Знать:

- методы анализа связности систем;

- методы анализа устойчивости и адаптивности систем;

- методы анализа сложности систем,

- методы принятия решений в системах в условиях неопределенности.

- методы решения многокритериальных задач оптимального управления.

Уметь:

- применять методы анализа и принятия решений в реальных ситуациях;

- решать прикладные задачи многокритериальной оптимизации и управления в конкретных условиях;

- формулировать системные задачи и находить методы их решения

Владеть:

- навыками системного мышления при решении научно-исследовательских и практических задач.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет __5__ зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1	2	3	4
Аудиторные занятия (всего)	91	55	36	-	-
В том числе:
Лекции	23	11	12	-	-
Практические занятия (ПЗ)	46	22	24	-	-
Семинары (С)	-	-	-	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	22	22	-	-	-
Самостоятельная работа (всего)	89	35	54	-	-
В том числе:
Курсовой проект (работа)	-	-	-	-	-
Расчетно-графические работы (РГР)	-	-	-	-	-
Реферат	-	-	-	-	-
Другие виды самостоятельной работы:
Оформление отчётов по лабораторным работам	8	8	-	-	-
Домашнее задание	26	8	18	-	-
Подготовка к зачету и экзамену (всего) в том числе:	55	19	36	-	-
самостоятельное изучение теории и методов решения задач системного анализа и управления	24	-	24	-	-
изучение теории и методов при выполнении домашнего задания	10	4	6	-	-
изучение теории и методов при подготовке к защите РГР	-	-	-	-
изучение теории и методов при подготовке к практическим занятиям	6	6	-	-	-
изучение теории и методов при подготовке к защитам лабораторных работ	6	6	-	-	-
изучение теории и методов при подготовке к курсовому проектированию	-	-	-	-
работа со справочной научно-технической литературой	9	3	6	-	-
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	Зач.	Экз.	-	-
Общая трудоемкость час зач. Ед.	180	90	90	-	-
5	2,5	2,5	-	-

Содержание дисциплины Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Математическое описание системы и ее свойств.	Внешнее и внутреннее описание систем. Задача реализации. Описание на языке теории множеств и языке состояний. Связь «вход-выход». Системы с конечным числом состояний. Выбор удобного описания. Класс автоматов. Описание на языке энтропии и потенциальных функций. Стохастические системы. Идентификация. Роль ограничений в системе. Понятие нечеткого множества и его применение для описания систем, основные операции на нечетком множестве, функция принадлежности и ее определение. Нечеткая арифметика. Нечеткие множества высшего порядка. Глобальные свойства больших систем: размерность, сложность, связность, устойчивость, непредсказуемость поведения. Структурная устойчивость систем. Катастрофы и адаптируемость систем. Типы сложности систем и способы определения. Структурная, динамическая и вычислительная сложность. Связь между структурной и динамической сложностью. Аксиомы сложности. Классификация системных задач по вычислительной сложности. Машина Тьюринга.
2.	Методы анализа связности и сложности систем.	Связность структуры больших систем. Описание связности с помощью графа. Симплексы, комплексы и многомерные связи. Эксцентриситет. Понятие гомотопии. Дыры и препятствия. Цепи и границы. Расширение понятия топологической связности. Покрытия, разбиения и иерархия. Построение разрешающих форм. Алгебраическая связность. Линейные и нелинейные системы. Полугруппы и узловые соединения. Теорема декомпозиции Крона – Роудза и ее применение. Декомпозиция аналитических систем. Структурная сложность и иерархия. Схема связности. Понятие многообразия. Уровни взаимодействия. Динамическая сложность и проблема различных шкал времени. Сложность автоматов. Эволюционная сложность. Топологическая сложность. Сложность и теория информации.
3.	Методы анализа устойчивости и адаптивности систем.	Использование внешнего и внутреннего описания для анализа устойчивости систем. Структурная устойчивость. Связная устойчивость и адаптивность. Графы и процессы распространения возмущений в системе. Устойчивость системы «черный ящик» с обратной связью. Внутренние модели и устойчивость. Бифуркация Хопфа. Структурно-устойчивые динамические системы. Теория катастроф и ее использование при решении системных задач. Типы особенностей. Катастрофа типа сборки. Устойчивость по возмущению и по начальному значению. Адаптивность динамических процессов. Адаптивность и катастрофы. Системы Морса – Смейла и адаптивность.
4.	Проблемы управления и принятия решений.	Основные задачи системного анализа в управлении. Активное и пассивное управление. Эволюционные системы. Управляемые и неуправляемые системы. Область достижимости. Особенности границы достижимости. Устойчивость управления и обратная связь. Устойчивость по Ляпунову. Управление бифуркацией. Управляемая адаптивность. Понятие об управлении сингулярными распределенными системами. Проблема оптимизации в принятии решений. Проблема выбора и сложность. Одноцелевые и многоцелевые модели принятия решений. Полезность вариантов решений. Риск и его оценка. Эвристические методы поиска решения. Применение теории нечетких множеств к решению задач оптимального выбора. Функциональный подход, основанный на введении нечеткой меры расстояния. Нечеткая классификация, нечеткая логика. Задачи оптимального управления при многих критериях. Дискретные многокритериальные задачи и задачи с непрерывным временем. Марковские модели принятия решений.

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4
1.	Программное обеспечение теории моделирования и принятия решений	+	+	+	+
2.	Структурный анализ и синтез систем	+	+	+	+
3.	Основы экспертизы систем на основе анализа данных	+	+	+	+
4.	Современные компьютерные технологии в науке	+	+	+	+
5.	Методы многокритериальной оптимизации	+	+	+	+
6.	Программное обеспечение теории моделирования и принятия решений	+	+	+	+
7.	Теория принятия решений	+	+	+	+
8.	Управление в системах диагностики	+	+	+	+
9.	Методы системного анализа данных	+	+	+	+
10.	Теория и методы учета неопределенности функционирования сложных систем	+	+	+	+
11.	Современные компьютерные технологии в науке	+	+	+	+
12.	Основы теории эффективности сложных систем	+	+	+	+
13.	Методы научных исследований технических и социально-экономических систем	+	+	+	+
14.	Научно-исследовательская работа	+	+	+	+
15.	Научно-исследовательская практика	+	+	+	+
16.	Педагогическая практика	+	+	+	+

5.3.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Семин.	СРС	Все-го час.
1.	Математическое описание системы и ее свойств	4	8	2	0	16	30
2.	Методы анализа связности и сложности систем	6	12	4	0	24	46
3.	Методы анализа устойчивости и адаптивности систем	6	8	4	0	20	38
4.	Проблемы управления и принятия решений	7	18	12	0	29	66
ИТОГО:	23	46	22	0	89	180

6.1. Лабораторный практикум в компьютерном классе

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час.)
1.Математическое описание системы и ее свойств	Математическое моделирование систем	2
2. Методы анализа связности и сложности систем	Определение связности и сложности систем	4
3. Методы анализа устойчивости и адаптивности систем	Определение устойчивости и адаптивности линейных систем	4
4. Проблемы управления и принятия решений	Исследование моделей управления с обратной связью	4
4. Проблемы управления и принятия решений	Принятие решений методом собственных значений в условиях неопределенности	4
4. Проблемы управления и принятия решений	Выбор решающего правила в нечеткой классификации	4

7.1. Практические занятия (семинары)

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость (час.)
1	Теоретико-множественное описание систем	2
1	Системы с конечным числом состояний	2
1	Нечеткие модели описания систем	4
2	Типы сложности систем и способы их определения	4
2	Описание связности с помощью графа	2
2	Топологический анализ систем	4
2	Покрытия, разбиения и иерархия	2
3	Анализ устойчивости систем	4
3	Анализ адаптивности систем	4
4	Управление с обратной связью	4
4	Выбор критериев оптимальности при принятии решений в условиях неопределенности	2
4	Нечеткие модели принятия решений	4
4	Нечеткая классификация	4
4	Нечеткая логика	4

8. Курсовая работа не предусмотрена учебным планом

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а). Основная литература

1. Романов анализа сложных систем: Учебное пособие. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2011.

2. Романов системного анализа: Учебно-методический комплекс. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2008.

3. Романов системы. СПб.: Издательство «ЛЕМА», 2009.

4. лементарная теория устойчивости и бифуркаций / : Мир, 1983.

5. Касти Дж. Большие системы. М.: Мир, 1982.

6. Лионс Ж.-Л. Управление сингулярными распределенными системами. М.: Наука, 1987.

7. Макаров выбора и принятия решений / , , . М.: Наука, 1983.

б). Дополнительная литература

8. Айзерман вариантов. Основы теории / , . М.: Наука, 1990.

9. ринятие решений в расплывчатых условиях / Р. Беллман, Л. Заде // Вопросы анализа и процедуры принятия решений: Сб. переводов. Под ред. . М.: Мир., 1976.

10. Борисов A. M. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений / A. M. Борисов, , . М.: Радио и связь, 1989.

11. ибернетика, или управление и связь в животном и машине. М.: Наука, 1989.

12. Волкова систем и методы системного анализа в управлении и связи / , , . М.: Радио и связь, 1983.

13. Гиг Дж., ван. Прикладная общая теория систем: В 2-х книгах. М.: Мир, 1981.

14. Глушков развивающихся систем / , , . М.: Наука, 1983.

15. Дубов модели формирования и выбора вариантов систем / , , . М.: Наука, 1986.

16. еория возможностей / Д. Дюбуа, . Радио и связь, 1990.

17. Железнов технические системы. М.: Высшая школа, 1984.

18. черки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, М. Арбиб. М.: Мир, 1971.

19. нализ сложных систем. М.: Сов. Радио, 1969.

20. Кини решений при многих критериях: предпочтения и замещения / , X. Райфа. М.: Радио и связь, 1981.

21. истемный анализ и целевое управление / Д. Клиланд, В. Кинг. М.: Сов. Радио, 1974.

22. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь, 1990.

23. ведение в теорию нечетких множеств. М.: Радио и связь, 1982.

24. Ларичев модели и субъективные решения. М.: Наука, 1987.

25. -Л. Системы искусственного интеллекта. М.: Мир, 1991.

26. Мелентьев исследования в энергетике. М.: Наука, 1987.

27. еория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. М.: Мир, 1973.

28. бщая теория систем: Математические основы / М. Месарович, И. Такахара. М.: Мир, 1976.

29. Моисеев задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.

30. етоды принятия технических решений / Э. Мушик, П. Мюллер. М.: Мир, 1990.

31. ринять решение − но как? М.: Мир, 1987.

32. рименение теории систем к проблемам управления. М.: Мир, 1981.

33. Нечеткие множества и теория возможностей. Сб. переводов. Под ред. Р. Ягера. М.: Радио и связь, 1986.

34. Нечипоренко анализ систем. М.: Сов. Радио, 1977.

35. истемный анализ для решения деловых и промышленных проблем. М.: Сов. радио, 1969.

36. Орловский принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.

37. етоды системного анализа окружающей среды. М.: Мир, 1979.

38. Перегудов в системный анализ / , . М.: Высшая школа, 1989.

39. Подиновский -оптимальные решения многокритериальных задач / , . М.: Наука, 1982.

40. Прикладные нечеткие системы. Сб. переводов. Под ред. Т. Терано. М.: Мир, 1993.

41. Романов системного анализа: Учебное пособие. СПб.: СЗПИ, 1996.

42. Романов анализ. СПб.: СЗТУ, 2005.

43. Романов анализ для инженеров. СПб.: СПб. государственный университет, 1998.

44. Романов средства измерений / , B. C. Соболев, . М.: РИЦ "Татьянин день", 1994.

45. Росс ведение в кибернетику. М.: ИЛ, 1959.

46. налитическое планирование. Организация систем / Т. Сааати, К. Кернс. М.: Радио и связь, 1991.

47. Садовский общей теории систем. М.: Наука, 1974.

48. Саркисян и прогноз развития больших технических систем / , , . М.: Наука, 1983.

49. Современные методы идентификации систем. Под ред. Эйкхоффа. − М.: Мир. − 1983.

50. Сыч -производственные системы. Киев: Наукова думка, 1986.

51. Терехина данных методами многомерного шкалирования. М.: Наука, 1986.

52. еория полезности для принятия решений. М.: Наука, 1978.

53. Флейшман теории потенциальной эффективности сложных систем. М.: Сов. Радио, 1971.

54. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: Мир, 1978.

55. Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия. М.: Прогресс, 1971.

56. еория гомологий / П. Хилтон, С. Уайли. М.: Мир, 1966.

57. Червинский синтеза систем в целевых программах. М.: Наука, 1987.

58. ногокритериальная оптимизация. М.: Радио и связь, 1992.

59. Экспертные системы. Сб. переводов. Под ред. Р. Форсайта. М.: Мир, 1966.

в). Программное обеспечение

Microsoft

г). Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

база данных

учебно-методической литературы

электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных вузовской рабочей программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе, на внутрисетевом сервере http://www. spmi. ru/;

научная Электронная Библиотека http://www. e-library. ru;. информационная система «Единое окно доступа к образовательным ресурсам» (http://window. edu. ru/); рекомендуемые поисковые системы http://www. yandex. ru/, http://www. google. ru/, http://www. google. сom/ и др. личный сайт автора http://www. vadim-romanov. ucoz. ru

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1. Аудитории, оснащенные компьютером и мультимедийным оборудованием для проведения лекционных и практических занятий.

2. Для проведения лабораторных занятий необходима специализированная лаборатория, оснащенная специализированными программами по системному анализу с возможностью: проводить виртуальные компьютерные исследования, работать с электронными изданиями вуза и доступа в Интернет, оборудованная необходимым количеством рабочих мест и доступностью сетей Internet не менее 12 час/нед.

3. Необходимое современное оборудование и измерительные приборы для оснащения лаборатории в соответствии с рекомендациями УМО вузов, контролирующего данное направление.

4. Электронные и технические средства Lab Works Supervisor Workplace 1.2 для выполнения работ и компьютеризации лабораторного практикума.

11 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Методические рекомендации для преподавателей

Последовательность изложения вопросов и их глубина может быть различной в зависимости от состава аудитории и уровня подготовки студентов. Кроме того, преподаватель имеет право выбора способа изложения того или иного вопроса наиболее адекватного составу слушателей. Лекционный курс рекомендуется излагать с использованием мультимедийных средств.

Основные приемы изучения дисциплины и используемый соответствующий методический материал рассмотрены в учебниках и учебных пособиях (приведены в списках основной и дополнительной литературы):

1 Образовательные технологии: программно – целевой метод обучения (последовательное и ясное изложение материала, разумное сочетание абстрактного и конкретного, обучение по примерам; на практических занятиях для развития самостоятельного мышления и умения рассуждать рекомендуется применение исследовательск ого и эвристическ ого методов); самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и справочной литературы и последующее обсуждение в виде выступлений по освоенному ими материалу на семинарских занятиях; использование иллюстративных анимационных и видеоматериалов (видеофильмы, фотографии, аудиозаписи, компьютерные презентации), демонстрируемых на современном оборудовании.

2 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации: конкретные формы и процедуры текущего, промежуточного и итогового контроля знаний доводятся до сведения обучающихся в течение первого месяца обучения. Для организации изучения дисциплины рекомендуются разработанные автором и утверждённые вузом фонды оценочных средств, включающие домашние задания, контрольные работы, курсовой проект, тесты и методы контроля (защита, коллоквиум, зачёт, и др.), позволяющие оценить знания, умения и уровень компетентности студентов.

Контроль приобретенных навыков практической работы в лабораториях кафедры осуществляется в два этапа: при выполнении лабораторных работ и при защите теоретической части работы, результатов моделирования и оценки их достоверности.

Ежемесячно проводится оценка текущей успеваемости в форме аттестации студента и сведения передаются в деканат.

3 Итоговый контроль осуществляется защитой контрольной работы, приемом зачета и экзамена в виде тестирования. Экзаменационные тесты, разработанные автором и утверждённые вузом, должны строго соответствовать содержанию курса читаемых разделов дисциплины в данном семестре. Студенты допускаются к сдаче экзамена при наличии положительных результатов по: контрольным работам; выполненным и защищенным заданиям на семинарских занятиях, домашних заданий и зачетов.

Методические рекомендации для студентов

В семестре во время изучения дисциплины студент очной формы обучения должен выполнить 14 практических работ в соответствии с методическими указаниями к каждой работе, согласно календарному учебному плану и индивидуальному графику. Индивидуальный график работ является общим для всех студентов СПГГУ, в нем темы работ очередного занятия распределены на каждого студента согласно его порядковому номеру в журнале группы (журнал находится у старосты группы).

По выполненным работам студент составляет отчеты. Отчёт оформляется в печатном виде на листах формата А4 в соответствии с требованиями, предъявляемыми кафедрой. Обязательная защита отчетов происходит публично на аудиторном занятии преподавателю, ведущему занятия, либо комиссии.

В соответствии с рабочей программой необходимо выполнить две контрольные работы в семестре, одна из которых домашняя, вторая – аудиторная. Контрольные работы выполняются по заданиям, аналогичным тем, что приведены в указанных выше методических пособиях, разработанных на кафедре СПГГУ и других вузов. В контрольных работах даются задачи, аналогичные типовым задачам, разобранным в учебных пособиях, приведенных в основной и дополнительной литературе.

Вся информация по организации учебного процесса продублирована на кафедральных информационных стендах.

Разработчик:

Горный университет	профессор
(место работы)	(занимаемая должность)	(инициалы, фамилия)
Эксперты:
(место работы)	(занимаемая должность)	(инициалы, фамилия)
(место работы)	(занимаемая должность)	(инициалы, фамилия)

Рабочая программа учебной дисциплины «Современные проблемы системного анализа и управления»