МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тульский государственный университет»
Институт Политехнический
Кафедра «Подъемно-транспортные машины и оборудование»
Утверждено на заседании кафедры
«Подъемно-транспортные машины и оборудование»
21 июня 2019 г., протокол № 11
|
Заведующий кафедрой
_________________________ В.Ю. Анцев
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Математическое моделирование»
основной профессиональной образовательной программы
высшего образования – программы магистратуры
по направлению подготовки
15.04.02 Технологические машины и оборудование
с профилем
Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины
Форма(ы) обучения: очная, заочная
Идентификационный номер образовательной программы: 150402-04-19
Тула 2019 год
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
рабочей программы дисциплины
Разработчик:
Анцев Виталий Юрьевич, зав. кафедрой, д.т.н., проф. _______________
Согласовано: (согласуется в случае реализации дисциплины (модуля) в рамках основных профессиональных образовательных программ, закрепленных за другими кафедрами)
Заведующий кафедрой ___________________ __________ ___________________ _______
наименование кафедры подпись расшифровка подписи дата
1 Цель и задачи освоения дисциплины (модуля)
Целью изучения дисциплины является формирование профессиональных компетенций, а также выработка комплекса знаний, умений и навыков в области математического моделирования, применительно к описанию процессов, происходящих при проектировании, производстве, эксплуатации машин и их контроле.
Задачами освоения дисциплины являются:
– изучение методов планирования, постановки и проведения теоретических и экспериментальных научных исследований по поиску и проверке новых идей совершенствования наземных транспортно-технологических машин, их технологического оборудования и создания комплексов на их базе;
– изучение методов разработки вариантов решения проблемы производства и модернизации наземных транспортно-технологических машин, анализа этих вариантов, прогнозирования последствий, нахождения компромиссных решений в условиях многокритериальности и неопределенности;
– освоение методики обработки экспериментальных данных с проверкой различных гипотез;
– изучение методов одномерной минимизации целевых функций задач моделирования конструкций подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин;
– изучение метода имитационного моделирования.
2 Место дисциплины (модуля) в структуре основной профессиональной образовательной программы
Дисциплина относится к вариативной части основной профессиональной образовательной программы.
Дисциплина изучается во первом семестре.
3 Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю)
Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения основной профессиональной образовательной программы (формируемыми компетенциями), установленными в общей характеристике основной профессиональной образовательной программы, приведён ниже.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
1) программное обеспечение для исследования свойств различных математических моделей на персональных электронно-вычислительных машинах (ПЭВМ) (код компетенции –ПК-20);
2) развитие методов физико-математического моделирования, приемов сопряжения моделей разной природы, анализа ошибок моделирования и технико-экономического эффекта –ОПК-1).
Уметь:
1) проводить расчеты на основе построенных математических моделей (код компетенции –ОПК-1);
2) проводить теоретические и экспериментальные научные исследования по поиску и проверке новых идей совершенствования наземных транспортно-технологических средств, их технологического оборудования и комплексов на их базе (код компетенции –ОПК-1).
Владеть:
1) методами применения математических методов в технических приложениях –ОПК-1);
2) методологическими и методическими основами имитационного моделирования –ОПК-1).
Полные наименования компетенций представлены в общей характеристике основной профессиональной образовательной программы.
4 Объем и содержание дисциплины (модуля)
4.1 Объем дисциплины (модуля), объем контактной и самостоятельной работы обучающегося при освоении дисциплины (модуля), формы промежуточной аттестации по дисциплине (модулю)
Номер семестра
|
Формы промежуточной аттестации
|
Общий объем в зачетных единицах
|
Общий объем в академических часах
|
Объем контактной работы
в академических часах
|
Объем самостоятельной работы в академических часах
|
Лекционные занятия
|
Практические (семинарские) занятия
|
Лабораторные работы
|
Клинические практические занятия
|
Консультации
|
Промежуточная аттестация
|
Очная форма обучения
|
1
|
Э, КР
|
4
|
144
|
14
|
28
|
–
|
–
|
3
|
0,5
|
98,5
|
Итого
|
–
|
4
|
144
|
14
|
28
|
–
|
–
|
3
|
0,5
|
98,5
|
Заочная форма обучения
|
1
|
Э, КР
|
4
|
144
|
2
|
4
|
–
|
–
|
3
|
0,5
|
134,5
|
Итого
|
–
|
4
|
144
|
2
|
4
|
–
|
–
|
3
|
0,5
|
134,5
|
Условные сокращения: Э – экзамен, ЗЧ – зачет, ДЗ – дифференцированный зачет (зачет с оценкой), КП – защита курсового проекта, КР – защита курсовой работы.
4.2 Содержание лекционных занятий
Очная форма обучения
№
п/п
|
Темы лекционных занятий
|
1 семестр
|
1
|
Основы теории массового обслуживания. Введение в теорию массового обслуживания. Предмет и задачи теории массового обслуживания. Массовое обслуживание в производственной деятельности.
|
2
|
Моделирование систем массового обслуживания. Потоки событий. Комплекс массового обслуживания и его элементы. Характеристики основных элементов комплекса массового обслуживания и их классификация. Системы массового обслуживания.
|
3
|
Характеристики комплекса массового обслуживания. Организации процессов массового обслуживания. Механизм обслуживания. Дисциплины обслуживания. Процессы массового обслуживания. Классификация характеристик комплекса массового обслуживания. Количественные характеристики процессов массового обслуживания. Классификация критериев эффективности процессов массового обслуживания. Некоторые рекомендации по выбору критериев эффективности. Методы исследования процессов массового обслуживания. Математический аппарат.
|
4
|
Основные задачи анализа процессов и комплексов массового обслуживания. Входящий поток требований. Стационарность. Ординарность. Последствия. Ограниченное последствие. Интенсивность. Ведущая функция. Марковские процессы массового обслуживания. Анализ марковского процесса общего вида. Рабочие формулы для модели марковского процесса. Анализ процесса с абсолютным приоритетом с потерями.
|
5
|
Имитационное моделирование сложных систем. Понятие имитационного моделирования. Условия целесообразности использования имитационного моделирования. Разновидности имитационного моделирования. Аналоговое моделирование. Цифровое имитационное моделирование. Имитационное моделирование транспортной системы с помощью алгоритмического языка высокого уровня.
|
6
|
Моделирование на GPSS. Общие сведения о системе имитационного моделирования GPSS. Блок-диаграммы. Динамические элементы моделей GPSS (сообщения, транзакты). Модельное время. Основные сведения о блоках GPSS-моделей. Кодирование операторов и адресация в GPSS.
|
7
|
Составление имитационных моделей на GPSS. Внесение транзактов в модель. Блок GENERATE. Удаление транзактов из модели. Блок TERMINATE. Управление временем моделирования. Моделирование одноканальных обслуживающих устройств. Элементы, символизирующие обслуживающие устройства. Занятие свободных приборов. Блок SEIZE. Освобождение приборов. Блок RELEASE. Временной интеграл использования устройства. Реализация задержки во времени. Блок ADVANCE. Моделирование очередей. Общая характеристика очередей. Блок QUEUE. Блок DEPART. Внутренняя организация системы GPSS. Списки транзактов. Общая внутренняя последовательность событий. Управляющие карты GPSS. Моделирование многоканальных устройств. Оператор описания многоканального устройства. Блок ENTER. Блок LEAVE. Блоки, изменяющие порядок прохождения блоков сообщениями. Блок TRANSFER. Организация циклов в GPSS. Блок LOOP. Проверка числовых выражений. Блок TEST. Проверка состояния логических переключателей. Блок GATE.
|
Заочная форма обучения
№
п/п
|
Темы лекционных занятий
|
1 семестр
|
1
|
Основы теории массового обслуживания. Введение в теорию массового обслуживания. Предмет и задачи теории массового обслуживания. Массовое обслуживание в производственной деятельности.
|
2
|
Моделирование систем массового обслуживания. Потоки событий. Комплекс массового обслуживания и его элементы. Характеристики основных элементов комплекса массового обслуживания и их классификация. Системы массового обслуживания.
|
3
|
Характеристики комплекса массового обслуживания. Организации процессов массового обслуживания. Механизм обслуживания. Дисциплины обслуживания. Процессы массового обслуживания. Классификация характеристик комплекса массового обслуживания. Количественные характеристики процессов массового обслуживания. Классификация критериев эффективности процессов массового обслуживания. Некоторые рекомендации по выбору критериев эффективности. Методы исследования процессов массового обслуживания. Математический аппарат.
|
4
|
Основные задачи анализа процессов и комплексов массового обслуживания. Входящий поток требований. Стационарность. Ординарность. Последствия. Ограниченное последствие. Интенсивность. Ведущая функция. Марковские процессы массового обслуживания. Анализ марковского процесса общего вида. Рабочие формулы для модели марковского процесса. Анализ процесса с абсолютным приоритетом с потерями.
|
5
|
Имитационное моделирование сложных систем. Понятие имитационного моделирования. Условия целесообразности использования имитационного моделирования. Разновидности имитационного моделирования. Аналоговое моделирование. Цифровое имитационное моделирование. Имитационное моделирование транспортной системы с помощью алгоритмического языка высокого уровня.
|
6
|
Моделирование на GPSS. Общие сведения о системе имитационного моделирования GPSS. Блок-диаграммы. Динамические элементы моделей GPSS (сообщения, транзакты). Модельное время. Основные сведения о блоках GPSS-моделей. Кодирование операторов и адресация в GPSS.
|
7
|
Составление имитационных моделей на GPSS. Внесение транзактов в модель. Блок GENERATE. Удаление транзактов из модели. Блок TERMINATE. Управление временем моделирования. Моделирование одноканальных обслуживающих устройств. Элементы, символизирующие обслуживающие устройства. Занятие свободных приборов. Блок SEIZE. Освобождение приборов. Блок RELEASE. Временной интеграл использования устройства. Реализация задержки во времени. Блок ADVANCE. Моделирование очередей. Общая характеристика очередей. Блок QUEUE. Блок DEPART. Внутренняя организация системы GPSS. Списки транзактов. Общая внутренняя последовательность событий. Управляющие карты GPSS. Моделирование многоканальных устройств. Оператор описания многоканального устройства. Блок ENTER. Блок LEAVE. Блоки, изменяющие порядок прохождения блоков сообщениями. Блок TRANSFER. Организация циклов в GPSS. Блок LOOP. Проверка числовых выражений. Блок TEST. Проверка состояния логических переключателей. Блок GATE.
|
4.3 Содержание практических (семинарских) занятий
Очная форма обучения
№
п/п
|
Темы практических (семинарских) занятий
|
1 семестр
|
1
|
Многоканальная система массового обслуживания с отказами в обслуживании
|
2
|
Одноканальная система массового обслуживания с ограниченной длиной очереди
|
3
|
Основы работы с системой имитационного моделирования GPSS World
|
4
|
Анализ стандартной выходной статистики системы имитационного моделирования GPSS World
|
5
|
Моделирование подъемно-транспортного оборудования с помощью системы имитационного моделирования GPSS World
|
Заочная форма обучения
№
п/п
|
Темы практических (семинарских) занятий
|
1 семестр
|
1
|
Многоканальная система массового обслуживания с отказами в обслуживании
|
2
|
Одноканальная система массового обслуживания с ограниченной длиной очереди
|
3
|
Основы работы с системой имитационного моделирования GPSS World
|
4
|
Анализ стандартной выходной статистики системы имитационного моделирования GPSS World
|
5
|
Моделирование подъемно-транспортного оборудования с помощью системы имитационного моделирования GPSS World
|
4.4 Содержание лабораторных работ
Занятия указанного типа не предусмотрены основной профессиональной образовательной программой.
4.5 Содержание клинических практических занятий
Занятия указанного типа не предусмотрены основной профессиональной образовательной программой.
4.6 Содержание самостоятельной работы обучающегося
Очная форма обучения
№
п/п
|
Виды и формы самостоятельной работы
|
1 семестр
|
1
|
Подготовка к практическим (семинарским) занятиям
|
2
|
Выполнение курсовой работы
|
3
|
Подготовка к промежуточной аттестации и ее прохождение
|
Заочная форма обучения
№
п/п
|
Виды и формы самостоятельной работы
|
1 семестр
|
1
|
Подготовка к практическим (семинарским) занятиям
|
2
|
Выполнение курсовой работы
|
3
|
Подготовка к промежуточной аттестации и ее прохождение
|
5 Система формирования оценки результатов обучения по дисциплине (модулю) в рамках текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающегося
Очная форма обучения
Мероприятия текущего контроля успеваемости
и промежуточной аттестации обучающегося
|
Максимальное количество баллов
|
1 семестр
|
Текущий
контроль
успеваемости
|
Первый
рубежный
контроль
|
Оцениваемая учебная деятельность
обучающегося:
|
Посещение лекционных занятий
|
15
|
Работа на практических занятиях
|
15
|
Итого
|
30
|
Второй
рубежный
контроль
|
Оцениваемая учебная деятельность
обучающегося:
|
Посещение лекционных занятий
|
15
|
Работа на практических занятиях
|
15
|
Итого
|
30
|
Промежуточная аттестация
|
Экзамен
|
40 (100*)
|
Защита курсовой работы
|
100
|
* В случае отказа обучающегося от результатов текущего контроля успеваемости
Заочная форма обучения
Мероприятия текущего контроля успеваемости
и промежуточной аттестации обучающегося
|
Максимальное количество баллов
|
1 семестр
|
Текущий
контроль
успеваемости
|
Не предусмотрен
|
–
|
Промежуточная аттестация
|
Экзамен
|
100
|
Защита курсовой работы
|
100
|
Шкала соответствия оценок в стобалльной и академической системах оценивания результатов обучения по дисциплине (модулю)
Система оценивания
результатов обучения
|
Оценки
|
Стобалльная система оценивания
|
0 – 39
|
40 – 60
|
61 – 80
|
81 – 100
|
Академическая система оценивания
(экзамен, дифференцированный зачет, защита курсового проекта,
защита курсовой работы)
|
Неудовлетворительно
|
Удовлетворительно
|
Хорошо
|
Отлично
|
Академическая система оценивания
(зачет)
|
Не зачтено
|
Зачтено
|
6 Описание материально-технической базы (включая оборудование и технические средства обучения), необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)
Для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю) требуется стандартная аудитория.
Рабочие места преподавателя и обучающихся должны быть оснащены письменными столами и/или партами.
Для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю) требуется компьютерный класс.
Компьютерный класс должен быть оснащен персональными компьютерами типа Pentium количеством не менее 10 шт.
7 Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины (модуля)
7.1 Основная литература
Павловский Ю. Н. Имитационное моделирование: учеб. пособие для вузов / Ю.Н. Павловский, Н.В. Белотелов, Ю.И. Бродский. – М.: Академия, 2008. – 236 с. (15 экз.)
Кознов Д.В. Основы визуального моделирования: учеб. пособие для вузов / Д.В. Кознов. – М.: Интернет-Ун-т информ. технологий: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 246 с. (3 экз.)
Вентцель, Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения: учеб. пособие для втузов / Е.С. Вентцель, Л.А. Овчаров. – 4-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2007. – 491 с. (12 экз.)
7.2 Дополнительная литература
Советов Б.Я. Моделирование систем: учебник для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. – 4-е изд. – М.: Высш. шк., 2005. – 342 с. (5 экз.)
Кудрявцев Е.М. Основы работы с универсальной системой моделирования GPSS World: учеб. пособие для вузов / Е.М. Кудрявцев, А.В. Добровольский. – М.: АСВ, 2005. – 256 c. (6 экз.)
Кудрявцев Е.М. GPSS World. Основы имитационного моделирования различных систем. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 320 с. (5 экз.)
Кудрявцев Е.М. Комплексная механизация строительства. – 2-е изд. – М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2005. – 424 с. (30 экз.)
Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. – 12-е изд., перераб. – М.: Высш. образование, 2008. – 479 с. (2 экз.)
8 Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины (модуля)
Электронный читальный зал «БИБЛИОТЕХ»: учебники авторов ТулГУ по всем дисциплинам. – Режим доступа: https://tsutula.bibliotech.ru/, по паролю. – Загл. с экрана,
ЭБС IPRBooks универсальная базовая коллекция изданий. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/, по паролю. – Загл. с экрана,
Научная Электронная Библиотека eLibrary – библиотека электронной периодики, режим доступа: http://elibrary.ru/, по паролю. – Загл. с экрана,
НЭБ КиберЛенинка научная электронная библиотека открытого доступа, режим доступа http://cyberleninka.ru/, свободный. – Загл. с экрана,
Официальный сайт Института математического моделирования Российской Академии Наук www.imamod.ru.
9 Перечень информационных технологий, необходимых для осуществления образовательного процесса по дисциплине (модулю)
9.1 Перечень необходимого ежегодно обновляемого лицензионного и свободно распространяемого программного обеспечения, в том числе отечественного производства
1. Текстовый редактор Microsoft Word;
2. Программа для работы с электронными таблицами Microsoft Excel;
3. Программа подготовки презентаций Microsoft PowerPoint;
4. Студенческая версия GPSS World.
9.2 Перечень необходимых современных профессиональных баз данных и информационных справочных систем
Современные профессиональные базы данных и информационные справочные системы не требуются. |
Скачать 50.15 Kb.