МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный машиностроительный университет
(МАМИ)»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
_________________/Н.Ю.Анисимов/
“_____” __________________2014 г.
ПРОГРАММА
комплексной дисциплины
«Информационные системы и технологии»,
выносимой на Государственный экзамен по направлению 230400.62
«Информационные системы и технологии»
Форма обучения
Очная
Москва 2014
1. Цели и задачи дисциплины.
Междисциплинарная дисциплина ставит своей задачей актуализировать знания,
полученным по профилеобразующим учебным дисциплинам. Выпускник должен уметь
решать задачи, соответствующие квалификационной характеристике.
Цели междисциплинарной дисциплины:
- ознакомить обучающихся с принципами создания программ для работы в различных
направлениях;
- сформировать базовые знания, лежащие в основе создания кода программ на различных
языках программирования, в том числе:
 основные этапы решения задач на ЭВМ;
 представление основных структур программирования;
 способы конструирования программ;
- обучение основам теории надежности информационных систем;
- ознакомление студентов с физическими процессами нарушения работоспособности
объектов, математическими методами расчетов надежности и мероприятиями,
направленными на повышение надежности и живучести информационных и технических
систем на всех этапах жизненного цикла изделия: проектирование, изготовление, монтаж,
наладка и эксплуатация;
- дать систематический обзор современных моделей представления знаний;
- изучение и освоение принципы построения экспертных систем;
- рассмотрение перспективных направлений развития систем искусственного интеллекта и
принятия решений;
- овладение теоретическими основами и приобретение практических навыков по
проектированию и эксплуатации информационных систем управления станками и
станочными комплексами, технологической и математической подготовке управляющей
программы, программированию на языках стандарта ISO 7 bit, а также знаний по
аппаратному устройству систем ЧПУ и САП.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Студент должен
Знать:
- способы записи алгоритмов и конструирования программ с использованием различных
алгоритмических языков, принципы кодирования и шифрования, моделирование;
- основные физические процессы и причины, приводящие к возникновению отказов
технических систем.
- основные понятия теории надежности;
- научные основы и практические методы использования теории надежности при
проектировании, изготовлении и эксплуатации элементов информационных систем;
- методы расчета на надежность и методы повышения надежности информационных
систем;
- методы испытаний элементов информационных систем на надежность;
- теорию технологий искусственного интеллекта (математическое описание экспертной
системы, логический вывод, искусственные нейронные сети, расчетно-логические
системы, системы с генетическими алгоритмами, мультиагентные системы);
- модели представления знаний;
- принципы построения экспертных систем;
- современные системы искусственного интеллекта и принятия решений;
- основные методы и языки программирования для систем числового программного
управления.
Уметь:
- использовать методы и средства разработки алгоритмов и программ;
- определять по результатам испытаний и наблюдений оценки показателей надежности и
ремонтопригодности технических элементов и систем;
- анализировать надежность локальных технических (информационных) систем;
- синтезировать локальные технические системы с заданным уровнем надежности;
- диагностировать показатели надежности локальных технических систем;
- решать прикладные вопросы интеллектуальных систем с использованием
декларативного языка ПРОЛОГ, статических экспертных систем, экспертных систем
реального времени;
- применять различные модели представления знаний при реализации экспертных систем
на ЭВМ;
- разрабатывать программные реализации экспертных систем на ЭВМ;
- распознавать типы систем программного управления;
- определять структуру управляющей программы для систем ЧПУ;
- разрабатывать структуру и блок-схему устройств ЧПУ;
- разрабатывать управляющие программ для различных систем числового программного
управления.
Иметь представление:
- о современных технологиях программирования и применять их на практике;
- о методах оценки показателей надежности и ремонтопригодности технических
элементов и систем;
- о построении моделей представления знаний;
- о подходах и технике решения задач искусственного интеллекта;
- об информационных моделях знаний;
- о методах представления знаний (методы инженерии знаний);
- о методиках технологической математической подготовки управляющих программ для
систем ЧПУ;
- о методике программирования обработки криволинейных поверхностей;
- об общей методике разработки управляющих программ в системе САП;
- о требованиях, предъявляемых к конструкциям систем ЧПУ;
- о языках программирования для систем ЧПУ.
3. Содержание дисциплины.
3.1. Технология программирования.

Основные этапы решения задач на ЭВМ. Критерии качества программы.
Диалоговые программы. Дружественность, жизненный цикл программы

Постановка задачи и спецификация программы. Алгоритм. Блок-схемы. Способы
записи алгоритма

Программа на языке высокого уровня. Стандартные типы данных.

Представление основных структур программирования: итерация, ветвление,
повторение, процедуры, типы данных, определяемые пользователем, записи, файлы,
динамические структуры данных

Списки: основные виды и способы реализации

Программирование рекурсивных алгоритмов

Способы конструирования программ

Модульные программы. Применение. Графические объекты
3.2. Надежность информационных систем
Основные понятия и определения теории надежности.
Качество и надежность. Факторы, влияющие на надежность объекта.
Показатели надежности по ГОСТ 27002-89.
Обзор единичных показателей надежности:
 Показатели безотказности.
 Показатели ремонтопригодности.
 Показатели долговечности.
 Показатели сохраняемости.
 Комплексные показатели надежности.
Методы обеспечения надежности на различных этапах жизненного цикла изделия.
Показатели надежности невосстанавливаемых объектов:
Функция надежности P(t). Функция вероятности отказаQ(t). Функция распределения f(t).
Интенсивность отказов λ(t). Статистические оценки вероятности безотказной работы и
отказа.
Показатели надежности восстанавливаемых объектов.
 Потоки событий и их свойства.
 Показатели безотказности восстанавливаемых систем.
 Свойства потоков событий. Стационарность. Ординарность. Поток без последствий.
Пуассоновский поток. Свойства простейшего потока.
 Расчет надежности резервируемых восстанавливаемых систем в установившемся
режиме с использованием марковских процессов и системы уравнений
Колмогорова.
 Оценка вероятности работоспособного состояния системы. Функция готовности.
Коэффициент готовности. Коэффициент оперативной готовности. Коэффициент
технического использования. Коэффициент простоя.
 Надежность нерезервированной системы с последовательно включенными
восстанавливаемыми элементами:
 Системы восстанавливаемые резервируемые. Виды резерва. Классификация
резервирования.
Понятие системы эксплуатации, технического обслуживания (ТО) и ремонта, как способа
управления техническим состоянием объекта.
Классификация испытаний на надежность.
Показатели надежности восстанавливаемых систем.
 Потоки событий и их свойства.
 Показатели безотказности восстанавливаемых систем.
 Свойства потоков событий. Стационарность. Ординарность. Поток без последствий.
Пуассоновский поток. Свойства простейшего потока.
 Расчет надежности восстанавливаемой нерезервированной системы с помощью
графа перехода состояния системы.
 Оценка вероятности работоспособного состояния системы. Функция готовности.
Коэффициент готовности. Коэффициент оперативной готовности. Коэффициент
технического использования. Коэффициент простоя.
 Надежность нерезервированной системы с последовательно включенными
восстанавливаемыми элементами:
 Системы восстанавливаемые резервируемые. Виды резерва. Классификация
резервирования.
 Надежность восстанавливаемых резервируемых систем на примере дублированной
системы. Расчет дублированной системы с помощью графа перехода состояния
системы.
 Надежность восстанавливаемых резервированных систем. Структурное
резервирование.
3.3. Интеллектуальные системы и технологии
1. Введение в интеллектуальные информационные системы. Общая характеристика
ИИС как систем, базирующихся на знаниях.
2. Представление знаний в ИИС
3. Продукционные модели представления знаний
4. Представление знаний в виде фреймов
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Представление знаний на основе формальных систем
Формализация нечетких экспертных знаний
Архитектура интеллектуальной системы
Базы знаний интеллектуальной системы.
Механизмы логического вывода
Интерфейсы пользователя интеллектуальной системы
Этапы проектирования и стадии существования интеллектуальной системы
Инструментальные средства разработки интеллектуальной системы
Прикладные интеллектуальные системы
3.4. Программирование для систем ЧПУ
 Классификация систем программного управления (СПУ).
Термины, понятия и определения. Требования, предъявляемые к СПУ.
Классификация СПУ по виду программоносителя, применимость на предприятиях.
 Системы программного управления упорами, копирами, кулачками с
распредвалом.
Классификации систем, сравнительный анализ, применяемость. Кинематические
схемы систем с различными СПУ. Разработка управляющих программ, изготовление
программоносителя. Элементы расчета системы управления.
 Классификация систем числового программного управления (ЧПУ).
Система ЧПУ как комплексная система, ее основные элементы. Замкнутые и
разомкнутые СУ с ЧПУ. Системы программирования: позиционная, контурная,
комбинированная.
 Языки и программирование в системах ЧПУ.
Технологический процесс как процесс передачи и преобразования информации.
Системы счисления. Международная система кодирования информации для систем ЧПУ
(ISO 7 bit). Структура управляющей программы в коде ISO.
Методика
программирования. Описание адресов применяемых устройств ЧПУ. Примеры написания
программ для УЧПУ 2Н22, 2Р22, НЦ31.
 Структура устройств ЧПУ.
Блок-схема устройств ЧПУ. Построение УЧПУ на базе микропроцессора.
Машинный цикл. Схемы объединения микропроцессоров в сеть. Построение УЧПУ на
базе микро-ЭВМ.
 Функциональные возможности аппаратных и микропроцессорных УЧПУ.
Международная классификация УЧПУ,
поколения
устройств. Элементы
аппаратных УЧПУ.
Типы программоносителей, считывающие устройства. Блок
запоминания информации. Структурная схема УЧПУ типа 2Р22. Датчики обратной связи,
контрольные приборы. Блоки задания скорости резания и подачи.
 Обработка криволинейных поверхностей.
Интерполяция по принципу цифрового дифференциального анализатора (ЦДА) и
оценочной функции (ОФ). Структурная схема интерполяторов по ЦДА и ОФ. Линейная и
круговая интерполяции. Схемы интерполяторов. Предельный интерполятор на ЦДА.
 Автоматизированная подготовка управляющих программ (САП).
Общий анализ и блок-схемы ручного и машинного (автоматизированного)
программирования.
Процессор и
постпроцессор. Уровни САП. Входные и
промежуточные языки САП. Структура входных языков. Рабочие, геометрические,
технологические, исполнительные и арифметические инструкции. Методика и примеры
программирования.
 Особенности конструкции систем ЧПУ.
Требования, предъявляемые к конструкциям систем ЧПУ. Поколения систем ЧПУ.
Несущие элементы, направляющие скольжения и качения. Конструкция гидро- и
аэростатических направляющих.
Передаточно-преобразующие механизмы. Шариковые пары. Безлюфтовые редукторы.
Коробки скоростей и привод главного движения. Приводы подач. Шаговый и следящий
привод. Инструментальные магазины. Область применения, кинематические схемы.
4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
4.1. Рекомендуемая литература
1. Анисимов А.Е., Пупышев В.В. Сборник заданий по основаниям программирования:
Учебное пособие. - М.: Интернет университет информационных технологий, 2009. - 348 с.
2. Иванова Г.С. Технология программирования учебник для студ. вузов, обучающихся
по направлению "Информатика и вычислительная техника" (УМО) М. КноРус 2011- 333 с.
3. Камаев В.А., Костерин В.В. Технологии программирования: Учебник. - 2-е изд. - М.:
Высш. шк., 2006- 454 с.
4. Острейковский В.А. Теория надежности: учебник— Москва: Абрис, 2012. — 463 с.:
ил.
5. Л.Н. Александровская, И.З. Аронов, В.И. Круглов. Безопасность и надежность
технических систем. —Москва: Логос, 2008. — 376 с.: ил.
6. Акимов В.А., Крыжановская Т.Г. Учебное пособие по дисциплине "Проектирование
информационных систем"— Москва.: Университет машиностроения (МАМИ), каф.
"Информационные системы и дистанционные технологии", 2013. — 46 с.
7. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. /Системный анализ и синтез стратегических
решений в инноватике. Математические, эвристические и интеллектуальные методы
системного анализа и синтеза инноваций – М.: ЛИБРОКОМ, 2012.
8. «Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ»: учебное пособие для
студентов вузов, обуч. по направ. подготовки «Конструкторско-технологическое
обеспечение машиностроительных производств» (УМО)/ Ю.А. Бондаренко, А.А.
Погонин, Схиртладзе А.Г. и др. – 2-е издание, перераб. и доп. – Старый Оскол: ТНТ, 2009
– 292 с. – Библиогр.: с. 287-288. – 4-ый авт.: М.А. Федоренко. – ISBN 978-5-94178-141-6:
581.35.
9. «Разработка управляющих программ для систем ЧПУ»: учебное пособие/
И.И.Колтунов, А.С.Лобанов – М.:МГТУ «МАМИ», 2011 – 5,1 п.л.
10. «Система автоматизированного программирования для устройств ЧПУ» (EXAPT1):
учебное пособие/ И.И.Колтунов, А.С.Лобанов – М.:МГТУ «МАМИ», 2011 – 2,4 п.л.
11. «Машинная подготовка программ для систем с ЧПУ»: учебное пособие/
И.И.Колтунов, А.С .Лобанов – М.: Университет машиностроения, 2014 – 2,6 п.л.
4.2. Контрольные вопросы для подготовки к государственному экзамену
4.2.1. Технология программирования
1. Структурное программирование. Основные идеи.
2. Модульное программирование. Основные идеи.
3. Объектно-ориентированное программирование. Основные идеи.
4. Операторы отношения языка C#.
5. Ветвление программ в C#.
6. NET платформа MICROSOFT. Основные идеи.
7. Типы переменных в C#.
8. Операторы цикла в C#.
9. Базовые конструкции структурного программирования в C#.
10. Статические и динамические массивы в C#.
11. Методы и свойства в C#.
12. Конструкторы в C#.
13. Иерархия классов в C#.
14. Консольный ввод-вывод в C#.
15. Список. Основные идеи.
16. Стек. Основные идеи.
17. Бинарные деревья. Основные идеи.
18. Строки и работа с ними в C#.
19. Событийно управляемое программирование.
20. Пространства имен в C#. Основные идеи.
21. Интерфейсы и структурные типы в C#.
22. Наследование в C#.
23. Метод Main в C#.
24. Сборки в C#.
25. Обработка исключительных ситуаций в C#.
4.2.2. Надежность информационных систем
1. Основные понятия и определения теории надежности: объекты; свойства. Цели и задачи
анализа надежности на этапах жизненного цикла изделий.
2. Показатели безотказности невосстанавливаемых объектов. Расчет надежности сложных
систем. Создание структурной схемы надежности, последовательно-параллельное
соединение элементов.
3. Показатели безотказности невосстанавливаемых объектов. Функция надежности P(t),
Функция вероятности отказа Q(t). Функция плотности вероятности отказа f(t).
Статистические оценки вероятности безотказной работы и отказа.
4. Показатели безотказности невосстанавливаемых объектов. Интенсивность отказов λ(t),
Функция выработанного ресурса надежности Λ(t).
5. Основные понятия и определения теории надежности: Качество и надежность.
Показатели качества ТС.
6. Основные понятия и определения теории надежности. Факторы, влияющие на
надежность объекта. Цели и задачи анализа надежности на этапах жизненного цикла
изделий.
7. Показатели безотказности невосстанавливаемых объектов. Расчет надежности сложных
систем. Создание структурной схемы, последовательно-параллельное соединение
элементов.
8. Основные понятия и определения теории надежности: Идеальная кривая интенсивности
отказов в зависимости от времени (наработки). Этапы жизненного цикла изделия.
9. Классификация испытаний сложных технических систем.
10. Ускоренные испытания на надежность. Физический принцип надежности Н.М.
Седякина.
11. Показатели безотказности восстанавливаемых систем. Потоки событий и их свойства.
12. Основные понятия и определения теории надежности. Обзор Единичных показателей
надежности.
13. Показателями безотказности восстанавливаемых систем и их статистические оценки.
Ведущая функция потока событий. Параметр потока отказов. Средняя наработка на отказ
восстанавливаемого изделия.
14. Основные понятия и определения теории надежности. Качество и надежность. Этапы
жизненного цикла изделия. Цели и задачи анализа надежности на этапах жизненного
цикла изделий.
15. Системы восстанавливаемые резервируемые. Виды резерва. Классификация методов
резервирования.
16. Системы восстанавливаемые резервируемые. Комплексные показатели вероятности
работоспособного состояния системы: коэффициент готовности; коэффициент
оперативной готовности, коэффициент технического использования; коэффициент
простоя.
17. Надежность восстанавливаемых резервируемых систем. Расчет надежности
резервируемых восстанавливаемых систем в установившемся режиме с использованием
марковских процессов и системы уравнений Колмогорова.
18. Понятие Системы эксплуатации Технических систем. Структура и функционирование
системы эксплуатации. Обеспечение надежности на этапе эксплуатации сложных
технических систем.
19. Техническое обслуживание (ТО) и ремонт как способ управления техническим
состоянием объекта. Цели и задачи проведения ТО. Что такое планово-предупредительная
система ТО. Виды технического контроля состояния системы.
20. Надежность программного обеспечения. Проверка и испытания программ.
21. Основные понятия, задачи организации диагностического обеспечения. Влияние
контроля и диагностики на надежность обработки, передачи и хранения информации.
22. Понятие качества и надежности технических систем. Как соотносятся эти понятия?
Факторы, которые надо учитывать при разработке технических систем.
23. Понятие качества и надежности технических систем. Факторы, которые надо
учитывать при производстве технических систем.
24. Понятие качества и надежности технических систем. Факторы, которые надо
учитывать при эксплуатации технических систем.
25. Что является предметом и содержанием теории надежности. Перечислите основные
факторы, влияющие на надежность.
4.2.3. Интеллектуальные системы и сети
1. Проблемы интерпретации. Интеллектуализация компьютера.
2. Классификация прикладных интеллектуальных систем.
3. Представление знаний в виде фреймов.
4. Вывод в сети фреймов.
5. Семантические сети.
6. Вывод в семантической сети.
7. Продукционные модели. Пример продукционной системы.
8. Общие методы поиска решений в пространстве состояний в продукционных системах.
9. Исчисление предикатов.
10. Дедуктивные методы поиска решений.
11. Методы поиска решений в больших пространствах состояний.
12. Применение теории нечетких множеств при формализации лингвистической
неопределенности и нечетких знаний.
13. Операции с нечеткими множествами.
14. Поиск решений в условия неопределенности. Вероятностная байесовская логика.
15. Основы нейронных сетей (архитектура, модель технического нейрона, многослойный
персептрон).
16. Правила обучения нейронных сетей.
17. Архитектура интеллектуальной системы. Характеристика основных, функциональных
модулей интеллектуальной системы: база знаний, механизм вывода, объяснение,
обоснование и прогнозирование, верификация, интерфейс.
18. Разработка и этапы проектирования базы знаний, представление знаний в базе данных
и интеллектуальной системе. СУБД и СУБЗ.
19. Этапы проектирования интеллектуальной системы и стадии существования
интеллектуальной системы.
20. Работа инженера знаний при разработке интеллектуальной системы.
21. Инструментальные средства интеллектуальной системы. Выбор инструментария.
22. Безопасность интеллектуальной системы.
23. Реализация функций объяснения, обоснования и прогнозирования и ИИС.
24. Экспертные системы.
25. Адаптивные системы.
4.2.4. Программирование для систем ЧПУ
1. Разработать управляющую программу для обработки детали № 1 на станках с ЧПУ.
2. Разработать управляющую программу для обработки детали № 2 на станках с ЧПУ.
3. Разработать управляющую программу для обработки детали № 3 на станках с ЧПУ.
4. Разработать управляющую программу для обработки детали № 4 на станках с ЧПУ.
5. Разработать управляющую программу для обработки детали № 5 на станках с ЧПУ.
6. Разработать управляющую программу для обработки детали № 6 на станках с ЧПУ.
7. Разработать управляющую программу для обработки детали № 7 на станках с ЧПУ.
8. Разработать управляющую программу для обработки детали № 8 на станках с ЧПУ.
9. Разработать управляющую программу для обработки детали № 9 на станках с ЧПУ.
10. Разработать управляющую программу для обработки детали № 10 на станках с ЧПУ.
11. Разработать управляющую программу для обработки детали № 11 на станках с ЧПУ.
12. Разработать управляющую программу для обработки детали № 12 на станках с ЧПУ.
13. Разработать управляющую программу для обработки детали № 13 на станках с ЧПУ.
14.Разработать управляющую программу для обработки детали № 14 на станках с ЧПУ.
15. Разработать управляющую программу для обработки детали № 15 на станках с ЧПУ.
16. Разработать управляющую программу для обработки детали № 16 на станках с ЧПУ.
17. Разработать управляющую программу для обработки детали № 17 на станках с ЧПУ.
18. Разработать управляющую программу для обработки детали № 18 на станках с ЧПУ.
19. Разработать управляющую программу для обработки детали № 19 на станках с ЧПУ.
20. Разработать управляющую программу для обработки детали № 20 на станках с ЧПУ.
21. Разработать управляющую программу для обработки детали № 21 на станках с ЧПУ.
22. Разработать управляющую программу для обработки детали № 22 на станках с ЧПУ.
23. Разработать управляющую программу для обработки детали № 23 на станках с ЧПУ.
24. Разработать управляющую программу для обработки детали № 24 на станках с ЧПУ.
25. Разработать управляющую программу для обработки детали № 25 на станках с ЧПУ.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и
профилю подготовки 230400
«Информационные системы и технологии».
Программу составили:
Профессор, д.т.н.
___________________ И.И.Колтунов
Доцент, к.ф-м.н.
___________________ Е.А.Будылина
Старший преподаватель
___________________ В.Н.Тихомиров
Старший преподаватель
___________________ В.А.Акимов
Программа обсуждена на заседании кафедры «Информационные
дистанционные технологии» « »
2014 г., протокол №
Заведующий кафедрой,
проф., д.т.н.
системы
_____________________ И.И. Колтунов
и