Министерство науки и высшего образования Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (НИ ТГУ) Факультет инновационных технологий УТВЕРЖДЕНО: Декан С. В. Шидловский Рабочая программа дисциплины Системная инженерия по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии Направленность (профиль) подготовки: Программное и аппаратное обеспечение беспилотных авиационных систем Форма обучения Очная Квалификация Инженер по информационным системам. Программист/ Инженер по информационным системам. Разработчик Год приема 2026 СОГЛАСОВАНО: Руководитель ОП С.В. Шидловский Председатель УМК О.В. Вусович Томск – 2026 1. Цель и планируемые результаты освоения дисциплины Целью освоения дисциплины является формирование следующих компетенций: ОПК-4 Способен анализировать и документировать требования различных заинтересованных сторон к предлагаемой информационной системе на базовом уровне ОПК-5 Способен принимать участие в управлении и организации проектов по разработке программного обеспечения ПК-1 Способен разрабатывать ПО для интеллектуального управления БАС Результатами освоения дисциплины являются следующие индикаторы достижения компетенций: РОПК-1.1 Знает принципы разработки ПО для интеллектуального управления БАС РООПК-4.1 Знает методы сбора, анализа и документирования требований к информационным системам, основные нотации и инструменты работы с требованиями заинтересованных сторон РООПК-4.2 Умеет выявлять, анализировать, согласовывать и документировать функциональные и нефункциональные требования различных заинтересованных сторон к разрабатываемым информационным системам РООПК-5.1 Знает основы управления проектами по разработке программного обеспечения, жизненный цикл разработки ПО, методологии и инструменты управления проектами РООПК-5.2 Умеет участвовать в планировании и организации работ по проекту, распределении задач в команде, отслеживании прогресса и взаимодействии участников проекта 2. Задачи освоения дисциплины – Освоить понятийный аппарат системной инженерии, процессы жизненного цикла системы и программного обеспечения, основы управления проектами по разработке ПО, методологии и инструменты управления проектами. – Освоить методы сбора, анализа и документирования требований к информационным системам, основные нотации (UML, SysML, IDEF0, сценарии использования, пользовательские истории) и инструменты работы с требованиями заинтересованных сторон. – Научиться выявлять, анализировать, согласовывать и документировать функциональные и нефункциональные требования различных заинтересованных сторон к разрабатываемой информационной системе. – Изучить принципы системно-ориентированной разработки ПО для интеллектуального управления БАС: архитектура бортового и наземного ПО, декомпозиция и интерфейсы, обеспечение надежности и безопасности, верификация на моделях. – Научиться участвовать в планировании и организации работ по проекту: декомпозиция работ, оценка трудоемкости и сроков, распределение задач в команде, отслеживание прогресса и организация взаимодействия участников проекта. – Научиться применять понятийный аппарат системной инженерии для решения практических задач профессиональной деятельности. 3. Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина относится к Блоку 1 «Дисциплины (модули)». Дисциплина относится к Профессиональной части образовательной программы. 4. Семестр(ы) освоения и форма(ы) промежуточной аттестации по дисциплине Девятый семестр, зачет с оценкой 5. Входные требования для освоения дисциплины Для успешного освоения дисциплины требуются компетенции, сформированные в ходе освоения образовательных программ предшествующего уровня образования. Для успешного освоения дисциплины требуются результаты обучения по следующим дисциплинам: Моделирование систем, Теория систем управления. 6. Язык реализации Русский 7. Объем дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 з.е., 144 часов, из которых: -лекции: 12 ч. -лабораторные: 52 ч. в том числе практическая подготовка: 52 ч. Объем самостоятельной работы студента определен учебным планом. 8. Содержание дисциплины, структурированное по темам Тема 1. Введение в системную инженерию. Жизненный цикл системы Основные понятия системной инженерии. Базовые концепции и термины. Системный подход и системное мышление. Роль и задачи системной инженерии, роль системного инженера в проекте. Жизненный цикл системы и процессы жизненного цикла (ГОСТ Р 57193-2016, ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-2010). Стадии создания автоматизированных систем (ГОСТ Р 59793-2021). Процесс разработки сложных систем. Эксплуатация, сопровождение и вывод системы из эксплуатации. Тема 2. Заинтересованные стороны и инженерия требований Требования и потребности. Стейкхолдеры: выявление, анализ интересов и влияния. Методы сбора требований: интервью, анкетирование, наблюдение, мозговой штурм, анализ документов, прототипирование. Анализ требований. Функциональные и нефункциональные требования, ограничения. Характеристики качественного требования (ISO/IEC/IEEE 29148). Приоритизация (MoSCoW), согласование противоречивых требований, трассировка и управление изменениями требований. Документирование требований: техническое задание (ГОСТ 34.602-2020), спецификация требований, сценарии использования, пользовательские истории. Инструменты работы с требованиями. Тема 3. Архитектурное проектирование и управление рисками Основные методы анализа и проектирования сложных систем. Архитектурное проектирование. Декомпозиция системы на подсистемы и компоненты. Функциональное, логическое и физическое описание архитектуры системы. Интерфейсы и интеграция подсистем. Управление рисками: идентификация, оценка вероятности и последствий, матрица рисков, меры минимизации и мониторинг рисков. Тема 4. Моделирование сложных систем. UML, SysML, IDEF. CASE-средства Методы и практики системной инженерии в сфере разработки информационных систем. Модельно-ориентированная системная инженерия (MBSE). Моделирование сложных систем. UML: диаграммы вариантов использования, классов, деятельности, последовательности. SysML: диаграммы требований, определения блоков, внутренних блоков, параметрические диаграммы; связь требований с элементами модели. IDEF0. CASE-средства. Программное обеспечение системной инженерии информационных систем. Тема 5. Системная инженерия программного обеспечения интеллектуального управления БАС БАС как сложная система: беспилотное воздушное судно, пункт управления, линии связи, полезная нагрузка. Архитектура бортового и наземного ПО: уровни управления (стабилизация, навигация, планирование миссии, принятие решений), полетные стеки (PX4, ArduPilot), промежуточное ПО (ROS 2), протокол MAVLink. Принципы разработки ПО для интеллектуального управления БАС: модульность и слабая связанность, работа в реальном времени, отказоустойчивость и безопасные режимы (failsafe), трассируемость требований к программным модулям и тестам, модельно-ориентированная разработка, верификация на моделях и стендах (SIL/HIL). Требования к безопасности бортового ПО. Тема 6. Управление проектами по разработке программного обеспечения Жизненный цикл разработки ПО и его модели: каскадная, V-модель, итеративная, спиральная; гибкие методологии (Scrum, Kanban). Планирование проекта: иерархическая структура работ (ИСР/WBS), оценка трудоемкости, сетевой график и метод критического пути, диаграмма Ганта. Роли в команде и распределение задач (матрица ответственности RACI), планирование спринта. Отслеживание прогресса: доска задач, диаграмма сгорания задач, метод освоенного объема. Организация взаимодействия участников проекта. Инструменты управления проектами: системы управления задачами (YouTrack, Jira, Redmine), репозитории и средства совместной работы (GitLab). 8.1. Примерный перечень лабораторных работ Лабораторные работы проходят после лекционных занятий по соответствующей теме и самостоятельной работы обучающихся, направленной на закрепление и систематизацию изученного материала. В рамках лабораторных работ обучающиеся решают прикладные задачи системной инженерии в отношении некоторой целевой информационной системы. В качестве конкретного объекта обучающиеся могут выбрать систему из области своих исследований либо одну из предложенных преподавателем (рекомендуется программный комплекс управления БАС или его подсистема). Для выполнения лабораторных заданий преподаватель предоставляет обучающимся необходимые методические указания. Всего предусмотрено 6 лабораторных работ: 1. Анализ заинтересованных сторон и требований, исследование рисков (РООПК-4.1, РООПК-4.2, РООПК-5.1). – Выявить заинтересованные стороны целевой системы, описать их интересы и влияние на проект. – Сформулировать список потребностей к целевой системе. – Сформулировать список функциональных и нефункциональных требований к целевой системе, приоритизировать и согласовать их, составить матрицу трассировки «потребность – требование». – Описать возможные риски разработки, внедрения и сопровождения системы в реальных условиях. Предложить варианты их минимизации. 2. Разработка функционального описания архитектуры системы (РОПК-1.1). 3. Разработка логического и физического описаний архитектуры системы (РОПК-1.1). – Разработка логического описания архитектуры системы. – Разработка физического описания архитектуры системы. 4. Моделирование информационной системы при помощи UML (РООПК-4.1). – Разработка диаграммы классов. – Разработка диаграммы деятельности. – Разработка диаграммы вариантов использования. 5. Разработка SysML моделей системы (РООПК-4.2, РОПК-1.1). – Разработка диаграммы определений блоков. – Разработка диаграммы деятельности. – Разработка диаграммы требований. – Разработка параметрической диаграммы. 6. Планирование и организация проекта разработки системы (РООПК-5.1, РООПК-5.2). – Выбрать и обосновать модель жизненного цикла и методологию управления проектом. – Разработать иерархическую структуру работ проекта, оценить трудоемкость, построить сетевой график и диаграмму Ганта, определить критический путь. – Распределить роли и задачи в команде (матрица RACI), спланировать первый спринт. – Организовать отслеживание прогресса в системе управления задачами, построить диаграмму сгорания задач. 9. Текущий контроль по дисциплине Текущий контроль проводится в форме: письменные отчеты, оформленные согласно ГОСТ по итогам лабораторных работ, своевременность срока сдачи, а также ответы на дополнительные вопросы по темам выполняемых лабораторных работ и фиксируется в форме контрольной точки не менее одного раза в семестр. Помимо вопросов непосредственно по выполненный работе, студент должен ответить на несколько дополнительных вопросов, демонстрирующих, что материал был успешно усвоен. Если срок сдачи лабораторной работы вышел, то для получения зачёта необходимо дополнительно представить краткое устное сообщение на тему просроченной работы. Оценивание происходит в формате зачтено/не зачтено. Оценочные материалы текущего контроля размещены на сайте ТГУ в разделе «Информация об образовательной программе» - https://www.tsu.ru/sveden/education/eduop/. 10. Порядок проведения и критерии оценивания промежуточной аттестации Промежуточная аттестация обучающихся осуществляется в формате зачета с оценкой как совокупного результата всех выполненных в рамках курса работ. Для успешной аттестации обучающемуся необходимо успешно выполнить все лабораторные работы и сдать итоговую работу по теме. В рамках итоговой работы студентам будет необходимо самостоятельно выполнить над произвольной системой перечень заданий, для закрепления и демонстрации полученных знаний и навыков. Задания итоговой работы аналогичны заданиям из выполненных в течении дисциплины лабораторных работ. Целью итоговой работы является обобщение знаний и комплексное рассмотрение студентами всех этапов жизненного цикла системы. В качестве целевой системы студентам будет рекомендовано выбрать информационную систему, связанную с их научными интересами (в том числе ПО для управления БАС), чтобы полученные навыки были эффективно и наглядно применены в их учебной деятельности. Типовая итоговая работа включает в себя задания: 1. Выбрать и описать целевую информационную систему (РОПК-1.1). 2. Придумать сценарий внедрения системы (РООПК-5.1). 3. Составить список функциональных и нефункциональных требований к системе с указанием источника (заинтересованной стороны) и приоритета (РООПК-4.1, РООПК- 4.2). 4. Назвать и кратко описать ключевых стейкхолдеров (РООПК-4.1, РООПК-4.2). 5. Перечислить риски разработки и внедрения системы, предложить возможные пути их минимизации (РООПК-5.1). 6. Составить функциональное, логическое и физическое описание архитектуры системы (РОПК-1.1). 7. Декомпозировать систему по крайней мере на два уровня вложенности (РОПК- 1.1). 8. Продумать сценарий использования и поддержки системы (РООПК-5.1). 9. Продумать сценарий вывода системы из эксплуатации (РООПК-5.1). 10. Составить план проекта разработки системы: иерархическая структура работ, диаграмма Ганта, распределение ролей в команде, способ отслеживания прогресса (РООПК-5.2). Защита итоговой работы заключается в предоставлении преподавателю письменного отчёта по проделанной работе, устное изложение ключевых этапов и ответ на дополнительные вопросы по работе. Промежуточная аттестация осуществляется по результатам выполненных лабораторных и итоговой работ. К защите итоговой работы допускаются обучающиеся, получившие зачёт по всем лабораторным работам. Оценка выставляется по четырехбалльной шкале: Оценка Критерии «Отлично» Все лабораторные работы зачтены. Итоговая работа выполнена полностью и в срок: требования корректно сформулированы, классифицированы и согласованы, описания архитектуры и план проекта согласованы между собой. При защите обучающийся уверенно отвечает на вопросы, владеет профессиональной терминологией. «Хорошо» Все лабораторные работы зачтены. Итоговая работа выполнена полностью, но содержит отдельные неточности в формулировке требований, описаниях архитектуры или плане проекта, устраненные при защите. Ответы на вопросы в целом верные. «Удовлетворительно» Все лабораторные работы зачтены. Итоговая работа выполнена не полностью или с существенными ошибками (например, требования не разделены на функциональные и нефункциональные, отсутствует одно из описаний архитектуры или план проекта). При защите обучающийся затрудняется в ответах. «Неудовлетворительно» Не зачтены лабораторные работы либо итоговая работа не выполнена или не защищена. Оценочные материалы для проведения промежуточной аттестации размещены на сайте ТГУ в разделе «Информация об образовательной программе» - https://www.tsu.ru/sveden/education/eduop/. 11. Учебно-методическое обеспечение а) Электронный учебный курс по дисциплине в электронном университете «iDO» - https://lms.tsu.ru/course/index.php?categoryid=3011 б) Оценочные материалы текущего контроля и промежуточной аттестации по дисциплине. 12. Перечень учебной литературы и ресурсов сети Интернет а) основная литература: 1. Зараменских, Е. П. Управление жизненным циклом информационных систем: учебник и практикум для вузов / Е. П. Зараменских. — 2-е изд. — Москва: Издательство Юрайт, 2021. — 497 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-14023-1. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/467479 (дата обращения: 15.09.2021). 2. Проектирование информационных систем : учебник и практикум для вузов / под общей редакцией Д. В. Чистова. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 258 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-00492-2. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/469199 (дата обращения: 15.09.2021). 3. Грекул, В. И. Проектирование информационных систем : учебник и практикум для вузов / В. И. Грекул, Н. Л. Коровкина, Г. А. Левочкина. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 385 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-9916-8764-5. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/469757 (дата обращения: 15.09.2021). 4. Григорьев, М. В. Проектирование информационных систем : учебное пособие для вузов / М. В. Григорьев, И. И. Григорьева. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 318 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-01305-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/470711 (дата обращения: 15.09.2021). 5. Лаврищева, Е. М. Программная инженерия и технологии программирования сложных систем: учебник для вузов / Е. М. Лаврищева. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 432 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5- 534-07604-2. — Текст: электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/470923 (дата обращения: 15.09.2021). 6. Лаврищева, Е. М. Программная инженерия. Парадигмы, технологии и CASE- средства : учебник для вузов / Е. М. Лаврищева. — 2-е изд., испр. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 280 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-01056- 5. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/470942 (дата обращения: 15.09.2021). б) дополнительная литература: 1. Гутгарц, Р. Д. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления : учебное пособие для вузов / Р. Д. Гутгарц. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 304 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-07961- 6. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/474654 (дата обращения: 15.09.2021). 2. Куклина, И. Г. Методы и средства проектирования информационных систем : учебное пособие / И. Г. Куклина, К. А. Сафонов ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2020. – 84 с. – ISBN 9785528004198. 3. Рыжко, А. Л. Информационные системы управления производственной компанией : учебник для вузов / А. Л. Рыжко, А. И. Рыбников, Н. А. Рыжко. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 354 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-00623- 0. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/469200 (дата обращения: 15.09.2021). 4. Моделирование систем и процессов : учебник для вузов / В. Н. Волкова [и др.] ; под редакцией В. Н. Волковой, В. Н. Козлова. — Москва: Издательство Юрайт, 2021. — 450 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-9916-7322-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/469073 (дата обращения: 15.09.2021). 5. Моделирование систем и процессов. Практикум : учебное пособие для вузов / В. Н. Волкова [и др.] ; под редакцией В. Н. Волковой. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 295 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-01442-6. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/470079 (дата обращения: 15.09.2021). 6. Акопов, А. С. Имитационное моделирование : учебник и практикум для вузов / А. С. Акопов. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 389 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-02528-6. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/468919 (дата обращения: 15.09.2021). 7. Управление процессом объектно-ориентированного проектирования сложных информационных систем с применением UML диаграмм : Учебно-методическое пособие / С. С. Голубев, С. И. Довгучиц, Е. П. Дюндик, Е. А. Зорина. – Москва : Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Центр", 2019. – 62 с. 8. Заграновская, А. В. Системный анализ : учебное пособие для вузов / А. В. Заграновская, Ю. Н. Эйсснер. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 424 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-13893-1. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/467205 (дата обращения: 15.09.2021). 9. Белов, П. Г. Управление рисками, системный анализ и моделирование в 3 ч. : учебник и практикум для вузов / П. Г. Белов. — Москва : Издательство Юрайт, 2020. — 211 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-02606. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/451702 (дата обращения: 15.09.2021). 10. Белов, П. Г. Системный анализ и программно-целевой менеджмент рисков : учебник и практикум для вузов / П. Г. Белов. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 289 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-04690-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/473132 (дата обращения: 15.09.2021). 11. Управление программными проектами : учебное пособие для вузов / В. Е. Гвоздев [и др.] ; под редакцией Р. Ф. Маликова. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 167 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-14329-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/477333 (дата обращения: 15.09.2021). 12. Чекмарев, А. В. Управление ИТ-проектами и процессами : учебник для вузов / А. В. Чекмарев. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 228 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-11191-0. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/474109 (дата обращения: 15.09.2021). 13. Шишмарёв, В. Ю. Диагностика и надежность автоматизированных систем : учебник для вузов / В. Ю. Шишмарёв. — 2-е изд. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 341 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5-534-11452-2. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/475849 (дата обращения: 15.09.2021). 14. Северцев, Н. А. Теория надежности сложных систем в отработке и эксплуатации : учебное пособие для вузов / Н. А. Северцев. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 473 с. — (Высшее образование). — ISBN 978-5- 534-12071-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/473284 (дата обращения: 15.09.2021). … в) ресурсы сети Интернет: 1. Национальное общество имитационного моделирования: http://simulation.su/ru.html 2. Имитационное моделирование в телекоммуникациях: http://www.networksimulation.ru/ 13. Перечень информационных технологий а) лицензионное и свободно распространяемое программное обеспечение: – Microsoft Office Standart 2013 Russian: пакет программ. Включает приложения: MS Office Word, MS Office Excel, MS Office PowerPoint, MS Office On-eNote, MS Office Publisher, MS Outlook, MS Office Web Apps (Word Excel MS PowerPoint Outlook); – публично доступные облачные технологии (Яндекс диск и т.п.); – UMLet, StarUML (свободно распространяемое). б) информационные справочные системы: – Электронный каталог Научной библиотеки ТГУ – http://chamo.lib.tsu.ru/search/query?locale=ru&theme=system – Электронная библиотека (репозиторий) ТГУ – http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Index – ЭБС Лань – http://e.lanbook.com/ – ЭБС Консультант студента – http://www.studentlibrary.ru/ – Образовательная платформа Юрайт – https://urait.ru/ – ЭБС ZNANIUM.com – https://znanium.com/ – ЭБС IPRbooks – http://www.iprbookshop.ru/ 14. Материально-техническое обеспечение Аудитории для проведения занятий лекционного типа. Аудитории для проведения занятий семинарского типа, индивидуальных и групповых консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации. Помещения для самостоятельной работы, оснащенные компьютерной техникой и доступом к сети Интернет, в электронную информационно-образовательную среду и к информационным справочным системам. 15. Информация о разработчиках Шидловский Станислав Викторович, д-р техн. наук, декан факультета инновационных технологий.