Web Syllabus(講義概要)

「システム」とは、相互に関連する複数の要素で成立している「集合体」を意味します。具体例は、自然界の「生態システム」、世界全体の「経済システム」、工場の「生産システム」、企業や大学の「コンピュータシステム」など、多方面にわたります。「システム工学」とは、このようなシステムの性質の解析や、システムの計画・設計・運用を行なうための技術であり、種々の数学的手法を用います．システム工学は、本質的に複雑な自然現象の理解や、急速に複雑化している人工システム（機械システム、社会システムなど）の解析と最適化のために、重要性を増しています。この授業のねらいはDP1に関する知識・技法を習得することであり、システム工学の基本を理解するとともに、実際のシステムへの応用力を身につけることです。

システムの変数間の関係やその挙動（動き）の表現方法，すなわち「モデル作成方法」について理解し，簡単なシステムについてモデルを作成できる。
動きの解析のために、モデルを用いてシステムの動きを「模擬（シミュレーション）」する方法を理解し，コンピュータを用いてシミュレーションができる。
システムの動きが最適となるように計画または運用する方法、すなわちシステムの「最適化法」を理解し，簡単なシステムについて，コンピュータを用いて最適化を実行できる。

授業では、説明の後適宜問題を出し、受講者はその答案の提出が必要です。授業への質問や要望があれば，答案とともに出してください。問題の解答や質問への答は、次の授業で説明するとともに、受講者の反応や理解度を把握して、授業を進めます。
問題を正解できなかった場合は、できなかった理由を必ず把握してください。
成績評価では期末試験を60％、授業中に出した問題の答案内容を15％、実習レポート内容を25％として評価します。

教科書：田村 坦之（編著）「システム工学」（オーム社） ISBN-13: 978-4274131677, \1,824
実習で用いるソフトウェア：Microsoft Excel

システム工学では，対象とするシステムの動きを通常、微分方程式を用いて表わします。したがって授業内容の理解のためには、微分と積分の基本を理解していることが必要であり、理解不十分な場合はこれらの分野の勉強をして，要点をノートにまとめて授業に臨んでください。
授業ではほぼ毎回、復習に役立つ問題を出すので、その答案を必ず提出するとともに，授業で学んだ内容は必ず復習してください（1時間程度）。 また、次回の授業予定を知らせるので、次回授業までに教科書の該当部分に目を通し、わからない語句はできるだけ調べて、ノートに記して授業に臨んでください（1時間程度）。
当該期間に30時間以上が，上記の予復習，問題解答，レポート作成に必要です．

システム工学の各種手法ではコンピュータを用いるので，CL教室におけるコンピュータ実習も数回行ないます。
システム工学の考え方はほとんどの技術分野で使われており、コンピュータの普及により実用性を増しています。この授業で基本を身につけましょう。

【第１回】

システム工学の特徴と重要性，システムの表現法，モデリングの目的・手順・注意事項

【第２回】

モデルの分類，数学モデルの種類：静的／動的，確定／確率，線形／非線形，連続時間／離散時間，ミクロ／マクロ

【第３回】

図的モデルの種類：信号モデル（ブロック線図，シグナルフロー線図），フローモデル（ネットワークモデル，フローチャート），離散事象モデル（状態遷移図と具体例）

【第４回】

数学モデルの作り方(1)：微分方程式によるモデリング，ラプラス変換の概要，伝達関数によるモデリング

【第５回】

数学モデルの作り方(2)：入出力データを用いたモデリング−−重回帰分析と最小二乗法

【第６回】

コンピュータ実習：重回帰分析(1)

【第７回】

コンピュータ実習：重回帰分析(2)

【第８回】

コンピュータシミュレーションの原理，生態系のモデリング（微分方程式表現）

【第９回】

微分方程式の数値解法：オイラー法の原理，生態系モデルへの適用

【第10回】

コンピュータ実習：生態系シミュレーション

【第11回】

システムの最適化：最適化問題の考え方と一般的表現，目的関数と制約条件，線形計画法と具体例（飼料配合問題）

【第12回】

非線形計画法における最適点探索（勾配法）

【第13回】

コンピュータ実習：線形・非線形最適化

【第14回】

制約付非線形最適化，ペナルティ法，

【第15回】

テスト，まとめ：授業内容をまとめた解説と試験