УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Наименование дисциплины Проблемы современной наноиндустрии и системная инженерия
Рекомендуется для направления подготовки
222900 – «Нанотехнологии и микросистемная техника»
Магистерские специализации
«Инженерно – физические технологии в наноиндустрии»
Квалификация (степень) выпускника магистр
1. Программа дисциплины
1. Цели и задачи дисциплины:
Основной целью дисциплины «Проблемы современной наноиндустрии и системная инженерия» является ознакомление студентов с общими принципами Системного подхода, системной инженерии и с обширным арсеналом методов и моделей системного анализа. Это даст необходимую методологическую подготовку к проведению исследований в области развития и внедрения нанотехнологий.
Кроме этого, целью данной дисциплины является ознакомление студентов с методами и моделями проектирования, создания и обеспечения эффективного функционирования новых организационных систем (производств, исследовательских центров, сбытовых и снабженческих структур), ориентированных на развитие объектов наноиндустрии и расширение масштабов внедрения нанотехнологий во все сферы науки, производства и социальной сферы.
Задача дисциплины «Проблемы современной наноиндустрии и системная инженерия» состоит в обучении студентов навыкам самостоятельного системного анализа свойств наноэлементов и поискам новых возможностей их использования для создания материалов, объектов и систем с новыми свойствами, недостижимыми без использования нанотехнологий.
Кроме того, в задачу дисциплины входит обучение навыкам проектирования новых оргсистем наноиндустрии, использования методов и моделей системной инженерии для повышения эффективности управления этими оргсистемами на всех уровнях от руководителя исследовательской группы, до руководителя крупного научно-производственного концерна.
Для этого имеется в виду снабдить студентов начальными знаниями о специфике управления в организациях в условии рыночной экономики, а также дать представление о возможных путях и методах решения проблем, связанных с коммерциализацией наноиндустрии.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
(указывается цикл, к которому относится дисциплина; формулируются требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента, необходимым для ее изучения; определяются дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей)
Цикл, к которому относится дисциплина: М1, общенаучный цикл, вариативная часть.
Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента: требуется пройти учебные курсы по следующим дисциплинам: «Общая физика», «Основы матанализа (интегральное исчисление и ряды)», «Операционное исчисление», «Методы теории вероятностей и математической статистики», «Основы микроэлектроники».
Знать:
общую физику, а также основные положения и понятия раздела «Электричество» в объеме университетских курсов (ОК-1)
основные понятия и приближенные методы теории вероятностей и статистических оценок. (ОК-2)
методы использования операционного исчисления (ПК-1)
Уметь:
использовать теоретические знания в постановке и решении задач вычисления вероятностей (ОК-1)
Использовать теоретические знания методов операционного исчис-ления для решения интегро-дифференциальных уравнений (ОК-2)
приобретать новые знания в предметной области, анализировать и систематизировать материал (ОК-2)
проводить самостоятельную научную работу, получать новые теоретические результаты и использовать их для решения практических задач (ПК-1)
Владеть:
основными методами интегрального и операционного исчислений и решения дифференциальных уравнений (ОК-1)
методами вычисления вероятностей и статистически оценок (ОК-1)
Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей: Курсовая работа.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины «Проблемы современной наноиндустрии и системная инженерия» направлен на формирование следующих компетенций: ОК: 1-2, ПК: 1-15.
Знать:
основные положения системной инженерии и системного анализа, касающиеся естественных (физических, химических), технических и организационных систем (систем мотивационного управления)
(ОК-1)
актуальные аспекты и проблемы развития и внедрения нанотехнологий, а также цели и проблемы развития объектов наноиндустрии, в том числе проблемы их коммерциализации и обеспечения конкурентоспособности (ОК-2)
Уметь: приобретать новые знания в предметной области, анализировать и систематизировать материал по системному анализу объектов и систем в области нанотехнологий и наноиндустрии (ОК-4)
проводить самостоятельную научную работу, получать новые результаты в теоретическом анализе процессов разработки и практической реализации новых объектов и систем нанотехнологии (ПК-1-4)
разрабатывать концептуальные и теоретические модели нанообъектов (материалов, средств, устройств, систем) (ПК-4)
решать задачи в области нанотехнологии, связанные с разработкой и теоретическим анализом гибридных наноструктур (ПК-3)
Владеть:
проводить семинарские занятия со студентами (ПК-8)
разрабатывать аналитические обзоры в области изучения свойств проектируемых, создаваемых и внедряемых в практику наноматериалов, наноустройств и систем (ПК-10)
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы.
Вид занятий
|
Всего часов
|
Семестры
|
Общая трудоёмкость
|
72
|
1
|
Аудиторные занятия
|
36
|
36
|
Лекции
|
28
|
28
|
Практические занятия (ПЗ)
|
-
|
-
|
Семинары (С)
|
8
|
8
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
-
|
-
|
Другие виды аудиторных занятий
(тактические занятия, учения, специальные игры, индивидуальные занятия)
|
-
|
-
|
Самостоятельная работа
|
36
|
36
|
Самостоятельная проработка учебного материала
|
20
|
20
|
Курсовой проект (работа)
|
-
|
-
|
Расчётно-графические работы
|
-
|
-
|
Домашняя работа (задание)
|
16
|
16
|
Реферат
|
-
|
-
|
Вид итогового контроля
|
|
зачет
|
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела
|
1.
|
Введение в предмет,
Основные положения системного под-хода.
Методы и модели системного анализа
|
Роль и значимость системного подхода и методов системного анализа (СА) в решении проблем развития и внедрения нанотехнологий.
Основные положения системного анализа: объект, свойства, отношения. Элементарный объект. Составной объект. Система. Минимальная система.
Методы и модели СА. Варианты классификации систем. Структурная класси-фикация систем. Основные задачи системного анализа. Основные этапы системного анализа. Нормативная карта цели.
Декомпозиция систем. Синтез систем. Метасистема, система, подсистема. Модельные отображения и модели. Уровни моделирования. Модель черного ящика. Структурная модель. Математическое моделирование.
|
2.
|
Основы системной инженерии.
Двухмерная и трехмерная морфологические модели СИ.
|
Структура морфологической модели системной инженерии (СИ). Жизненный цикл изделия. Этапы жизненного цикла: выявление потребности, разработка, планирование, произ-водство, сбыт и эксплуатация, утилизация
Двухмерная матрица СИ. Анализ проблем-ной ситуации. Основные этапы анализа на стадиях жизненного цикла. Формирование набора целей. Структура функций, обеспечивающих достижение цели. Структурная модель наноиндустрии. Проверка реализуемости.
Трехмерная модель системной инженерии. Позиция наноиндустрии на осях трехмерной модели.
Концептуальная модель воспроизводства рукотворного мира
|
3.
|
Анализ и проектирование организационных систем наноиндустрии.
Управление в организационных системах.
Системная модель личности, как активного элемента оргсистем.
Концептуальная модель системы мотивационного управления.
|
Обобщенный алгоритм проектирования организации. Концептуальные модели организа-ционных систем. Иерархические структуры в оргсистемах. Формирование дерева целей в организации.
Нормативная карта целей. Композиционные системы. Математические модели компози-ционных систем. Обратная связь. Следящая система. Адаптивная система управления.
Моделирование личности как активного элемента оргсистем. Состояние выбора. Системные параметры лица, принимающего решения (ЛПР). Оценка характеристических параметров ЛПР. Функции привычности, знания, мотивации.
Сообщение как носитель ориентировки, инструкции, мотивировки. Анализ и оценка информативной ценности сообщений. Повышение информативности и эффективности информа-ционных потоков в наноиндустрии.
Основные режимы управления (штурвальное, командное, мотивационное). Структурные модели управления в оргсистемах. Матричная схема управления. Обобщенный критерий организованности системы.
Кибернетические модели систем управления в организациях.
Понятие о мотивационном управлении.
|
4.
|
Управление развитием наноиндустрии в условиях рыночной экономики.
|
Рыночные механизмы управления эконо-микой. Рыночные отношения в сфере наноиндустрии. Цена товара (услуг). Ценность. Деньги. Принципы мотивационного управления в условиях рыночной экономики.
Выявление потребности в продукции наноиндустрии в условиях рыночной экономики. Проблемы обеспечения финансовой обеспечен-ности наноиндустрии. Перспективы обеспечения конкурентоспособности продукции наноиндус-трии. Формирование целей с учетом рыночных факторов.
|
5.
|
Оценка рисков развития наноиндустрии и широкого внедрения её продукции.
|
Оценка рисков внедрения продукции наноиндустрии на стадиях разработки, произ-водства эксплуатации, утилизации:
- в медицине:
- в машиностроении;
- производстве предметов широкого потребления;
- производстве и распространении вооружений.
|
(Содержание указывается в дидактических единицах. По усмотрению разработчиков материал может излагаться не в форме таблицы)
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
|
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1.
|
Курсовая работа
|
+
|
+
|
+
|
+
|
+
|
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п
|
Раздел (тема) дисциплины
|
Лекции
|
ПЗ
|
ЛР
|
С
|
СРС
|
Всего час.
|
1.
|
Введение в предмет,
Основные положения системного подхода.
Методы и модели системного анализа
|
6
|
0
|
0
|
0
|
2
|
8
|
2.
|
Основы системной инженерии.
Двухмерная и трех-мерная морфологические модели СИ. Основные задачи системного СА
|
4
|
0
|
0
|
2
|
4
|
10
|
3.
|
Анализ и проектирование организационных систем наноиндустрии.
Управление в органи-зационных системах.
Системная модель личности, как актив-ного элемента оргсис-тем.
Концептуальная модель системы моти-вационного управления.
|
8
|
0
|
0
|
2
|
8
|
18
|
4.
|
Управление развитием наноиндустрии в условиях рыночной экономики.
|
8
|
0
|
0
|
2
|
16
|
26
|
5.
|
Оценка рисков развития наноиндустрии и широкого внедрения её продукции.
|
2
|
0
|
0
|
2
|
6
|
10
|
|
Домашние работы
|
|
|
|
|
36
|
36
|
|
Всего часов
|
28
|
0
|
0
|
8
|
36
|
72
|
6. Лабораторный практикум не предусмотрен
7. Практические занятия (семинары)
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Тематика практических занятий (семинаров)
|
Трудоемкость (час)
|
1
|
2
|
Подробное обсуждение основных поло-жений системного подхода. Обсуждение возможностей использования методов и моделей СА в процессе анализа систем наноиндустрии.
|
2
|
2
|
3
|
Обсуждение методов проектирования оргсистем и концептуальной модели мотивационного управления
|
2
|
3
|
4
|
Обсуждение проблем коммерциализации наноиндустрии. Анализ проблемы выявления потребности в продукции наноиндустрии. Проблемы обеспечения их конкурентоспособности
|
2
|
4
|
5
|
Обсуждение вероятных рисков развития наноиндустрии и внедрения её продукции в различных сферах общественной деятельности.
|
2
|
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) не предусмотрены
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
-
основная литература
Акофф Р., Эмери Ф. О целеустремлённых системах. Пер. с англ. -М.: - Сов. Радио, 1974._ 271 с.
Антонов А. В. Системный анализ.– М,: Высшая школа. 2004. – 454 с.
Бескровный И. М. Системный анализ и информационные технологии в организациях. М: Российский университет дружбы народов, 2012. - 392 с.
Блауберг И. В., Юдин Э. Г. Становление и сущность системного подхода. М.: Наука, 1972. – 415 с.
Блауберг И. В., Садовский В. Н., Юдин Э. Г.. Проблемы методологии системного анализа.-М,: Наука, 1970. 456 с.
Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии
Изд. 2. М.: Физматгиз. – 2009. – 416 с.
Калюжный С. В. Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов, - М.: Физматгиз. – 2010. – 528 с.
Клиланд Д. И., Кинг В. Р.. Системный анализ и целевое управление. Пер. с англ. М.: Сов. Радио, 1974. – 280 с.
Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнология. М.: Техносфера, 2004. с. 15.
Месарович М., Мако Д.,Такахара М. Теория иерархических многуровневых систем. – М.: Мир, - 1973 – 344 с.
Нанотехнология в ближайшем десятилетии / Под ред. М. К. Роко, Р. С. Уильямса и П. Аливисатоса. М.: Мир, 2002.
-
дополнительная литература
Алферов Ж. Ии др.. Наноматериалы и нанотехнологии. Микросистемная техника. 2003. № 8. С.3—13.
Алфимов С. М., и др. Развитие в России работ в области нанотехнологии. Микросистемная техника. 2004. № 8. с. 2—8.
Батоврин В.К. Системная и программная инженерия. Словарь-справочник. ДМК Пресс. – 2010. – 280 с.
Лучинин В. В. Наноиндустрия — базис новой экономики. Петербургский журнал электроники. 2003. № 3. С. 3-12.
Макаров И. М., и др. Терия выбора и принятия решений: Учебное пособие. – М.: Наука. 1982. – 328 с.
Нанотехнология в ближайшем десятилетии / Под ред. М. К. Роко, Р. С. Уильямса и П. Аливисатоса. М.: Мир, 2002.
программное обеспечение: не предусмотрено
базы данных, информационно-справочные и поисковые системы не предусмотрены
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
-
лаборатория «Оптика наноструктур» кафедры систем телекоммуникаций:
ауд. 114: проектор DMS800 с интерактивной доской Board 1077, ноутбук Toshiba Satellite 17/300GB Intel Core2 2.4 GHz (10 шт.)
ауд. 125: проектор DMS800 с интерактивной доской Board 1077.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
(указываются рекомендуемые модули внутри дисциплины или междисциплинарные модули, в состав которых она может входить, образовательные технологии, а также примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации)
Примерным учебным планом на изучение дисциплины отводится один семестр. В качестве итогового контроля предусмотрен – зачет.
По разделам 2 и 4 рекомендуется выдать индивидуальные домашние задания на подготовку рефератов по проблеме разработки и внедрения объектов нанотехнологии в определенные сферы науки и производства и оценки перспектив коммерциализации этих объектов.
Для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов рекомендуется использовать следующий перечень вопросов и заданий, охватывающий все темы дисциплины.
Список вопросов по разделу 1
Основные положения системного анализа: объект, свойства, отношения. Составной объект. Система. Минимальная система.
Структурная классификация систем.
Основные задачи системного анализа.
Основные этапы системного анализа.
Декомпозиция систем. Синтез систем.
Метасистема, система, подсистема.
Модельные отображения и модели. Уровни моделирования.
Модель черного ящика. Структурная модель.
Список вопросов по разделу 2
Структура морфологической модели системной инженерии (СИ).
Жизненный цикл изделия. Этапы жизненного цикла
Двухмерная матрица СИ. Анализ проблемной ситуации.
Основные этапы анализа на стадиях жизненного цикла.
Формирование набора целей.
Структура функций, обеспечивающих достижение цели.
Структурная модель наноиндустрии.
Трехмерная модель системной инженерии.
Концептуальная модель воспроизводства наноиндустрии
Список вопросов по разделу 3
Структурные характеристики организационных систем.
Концептуальные модели организационных систем.
Обратная связь. Следящая система.
Адаптивная система управления
Моделирование личности: Состояние выбора.
Системные параметры лица, принимающего решения (ЛПР).
Оценка характеристических параметров ЛПР.
Функции привычности, знания, мотивации.
Сообщение как носитель ориентировки, инструкции, мотивировки.
Анализ и оценка информативной ценности сообщений.
Основные режимы управления (штурвальное, командное, мотивационное).
Матричная схема управления.
Кибернетические модели систем управления в организациях.
Список вопросов по разделу 4
Рыночные механизмы управления экономикой.
Принципы мотивационного управления в условиях рыночной экономики.
Проблемы коммерциализации в наноиндустрии.
Список вопросов по разделу 5
Оценка рисков внедрения продукции наноиндустрии на стадиях разработки, производства, эксплуатации, утилизации в медицине.
Оценка рисков внедрения продукции наноиндустрии на стадиях разработки, производства, эксплуатации, утилизации в сфере производства товаров широкого потребления.
Оценка рисков внедрения продукции наноиндустрии на стадиях разработки, производства эксплуатации, утилизации в сфере производства вооружений.
2. «Учебник» (учебное пособие) – структурно-организованное и систематическое изложения содержания данного учебного курса в соответствии с его программой и требованиями, предъявляемыми к учебному изданию. Представляется в форме, готовой для прохождения редакционно-издательского цикла.
Этот раздел будет подготовлен к оговоренному сроку и будет основан на учебно-методических разработках автора (И. М. Бескровный).
Разработка рекомендуемых структурных компонентов:
3.1. Методические и дидактические материалы
Словарь (глоссарий) основных терминов и понятий
.
Методические указания для преподавателя
Методические указания для студента, слушателя
Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
На освоение дисциплины отводится 1 семестр. В качестве итогового контроля знаний предусмотрен зачет. Упражнения, лекции и задания для самостоятельной работы студентов можно увидеть в разделе «Фонды оценочных средств» данного учебно-методического комплекса.
Хрестоматийные статьи в разработке
Состав лабораторного практикума не предусмотрен
Описание балльно-рейтинговой системы
Работа в семестре
Максимальное число баллов, набранных в семестре – 100
Вид задания
|
Число заданий
|
Кол-во баллов
|
Сумма баллов
|
1. Посещение лекций
|
-
|
-
|
-
|
2. Лабораторные работы
|
-
|
-
|
-
|
3. Практические занятия
|
-
|
-
|
-
|
4. Домашние задания
|
5
|
10
|
50
|
5. Контрольные работы
|
1
|
30
|
30
|
6. Рубежная аттестация
|
-
|
-
|
-
|
7. Работа на семинаре
|
-
|
-
|
-
|
8. Реферат
|
-
|
-
|
-
|
9. Коллоквиум
|
-
|
-
|
-
|
10. Итоговая аттестация (зачет)
|
1
|
20
|
20
|
ИТОГО
|
|
|
100
|
Соответствие систем оценок (используемых ранее оценок итоговой академической успеваемости, оценок ECTS и балльно-рейтинговой системы (БРС) оценок текущей успеваемости) (В соответствии с Приказом Ректора №996 от 27.12.2006 г.):
Баллы
БРС
|
Традиционные
оценки в РФ
|
Баллы для перевода
оценок
|
Оценки
|
Оценки
ECTS
|
86 - 100
|
5
|
95 - 100
|
5+
|
A
|
|
|
86 - 94
|
5
|
B
|
69 - 85
|
4
|
69 - 85
|
4
|
C
|
51 - 68
|
3
|
61 - 68
|
3+
|
D
|
|
|
51 - 60
|
3
|
E
|
0 - 50
|
2
|
31 - 50
|
2+
|
FX
|
|
|
0 - 30
|
2
|
F
|
График проведения письменных контрольных работ формируется в соответствии с календарным планом курса.
Студенты обязаны сдавать все задания в сроки, установленные преподавателем.
Разрешается однократно переписать контрольную работу, если по ней получено менее половины планируемых баллов, при этом аннулируются ранее полученные по этой контрольной работе баллы. Срок переписывания устанавливает преподаватель. Итоговая контрольная работа не переписывается.
Использование источников (в том числе конспектов лекций и лабораторных занятий) во время выполнения письменной контрольной работы возможно только с разрешения преподавателя.
Время, которое отводится студенту на выполнение письменной работы (контрольной тестовой работы), устанавливается преподавателем. По завершении отведённого времени студент должен сдать работу преподавателю, вне зависимости от того, завершена она или нет.
Отсрочка в переписывании контрольных работ и сдачи домашнего задания считается уважительной только в случае болезни студента, что подтверждается наличием у него медицинской справки. В этом случае выполнение контрольных работ осуществляется в сроки, указанные преподавателем.
Студент допускается к итоговой контрольной работе с любым количеством баллов, набранном в семестре, но при условии, что у студента имеется теоретическая возможность получить не менее 31 балла.
Если в итоге за семестр студент получил менее 31 балла, то ему выставляется оценка F и студент должен повторить эту дисциплину в установленном порядке. Если же в итоге студент получил не менее 31 балла, т. е. FX, то студенту разрешается добор необходимого (до 51) количества баллов. Добор баллов осуществляется путем повторного одноразового выполнения предусмотренных контрольных мероприятий, при этом аннулируются соответствующие предыдущие результаты. Ликвидация задолженностей проводится в период с 07.02 по 28.02 (с 07.09 по 28.09) по согласованию с деканатом.
Итоговая контрольная работа содержит 2 вопроса. На подготовку к ответу отводится 1 час, после чего может производиться устный опрос студента. Оценивается работа из 20 баллов независимо от оценки, полученной в семестре.
3.2. Фонды оценочных средств (контрольные и тестовые материалы)
Вопросы для самопроверки и обсуждения по темам в разработке
Сборник задач и упражнений в разработке
Задания для самостоятельной работы по темам в разработке
Перечень рефератов и/или курсовых работ по темам в разработке
Тестовые задания по темам (для текущего и промежуточного самоконтроля) и итоговый тест по курсу не предусмотрены
Тренинговые задания не предусмотрены
Перечень вопросов итоговой аттестации по курсу
Сведения об авторе курса: Бескровный Иван Михайлович, д.т.н., профессор. Старший научный сотрудник ОАО «Ангстрем – М»
|
