K6713020 シミュレーション工学

広島大学シラバス

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年度 2024年度開講部局工学部

講義コード K6713020 科目区分専門教育科目

授業科目名シミュレーション工学

授業科目名
（フリガナ）シミュレーションコウガク

英文授業科目名 Simulation Engineering

担当教員名高橋　勝彦

担当教員名
(フリガナ) タカハシ　カツヒコ

開講キャンパス東広島開設期 2年次生後期３ターム

曜日・時限・講義室 (3T) 月1-4：工218

授業の方法講義授業の方法
【詳細情報】　

講義中心．
なお，本講義の実施方法（オンライン／対面方式）は全学指針に従うものとする．決定次第，もみじ掲示板等で履修登録者に案内予定．

単位 2.0 週時間　使用言語 B : 日本語・英語

学習の段階 3 : 中級レベル

学問分野（分野） 25 : 理工学

学問分野（分科） 11 : 電気システム制御工学

対象学生第二類　2022年度以前入学生

授業のキーワード連続系，離散系，確率現象，シミュレーション

教職専門科目　教科専門科目　

プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ）この科目は第二類の学生を対象とした専門科目であり，第二類における学習・教育目標の「Ｃ：電気・電子・システム・情報分野における専門知識の修得とこれらを応用する能力」に対応している．第二類の電気・電子・システム・情報系プログラムの学習・教育目標の詳細については関連URL2を参照されたい．
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）電気システム情報プログラム
（能力・技能）
・電気，システム，情報分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力

授業の目標・概要等対象とするシステムが大規模・複雑化するにつれて，各種の解析的手法に加えて，実験的手法の一つであるシミュレーションの必要性が増してきている．本講義では，各種の系や現象のモデルと，それらを利用したシミュレーションに関する各種の技法について講義する．まず連続系とそのシミュレーションについて述べ，続いて確率現象，離散系とそれぞれのシミュレーションについて述べる．本講義の受講により，各種の系や現象をモデル化し，それを利用したシミュレーションの技法が理解でき，システム分析し，設計するための基礎力を養うことができる．

なお，「知識・理解」，「能力・技能」の評価項目は，下記のとおりである。
1)連続系，離散系や確率現象を数学的関係としてとらえる能力
2)各種のシステムに関するモデル化とシミュレーションによる分析技法
3)シミュレーションに関する各種の技法を応用してシステムを分析，設計する能力

授業計画第１部シミュレーション概論，確率的要素を含むシミュレーション
第1回　シミュレーションモデルの構築，ダイナミックモデルのシミュレーション
第2回　確率的要素を含むモデルのシミュレーション①：乱数，一様乱数の発生
第3回　確率的要素を含むモデルのシミュレーション②：各種分布乱数の発生
第4回　モンテカルロシミュレーション
第5回　演習①：確率的要素を含むモデルのシミュレーション演習

第２部タイムスライスシミュレーション
第6回　常微分方程式の初期値問題と差分法
第7回　常微分方程式の色々な問題とその数値解法
第8回　偏微分方程式とその数値解法
第9回　タイムスライスシミュレーションの事例：在庫シミュレーション

第３部イベントシミュレーション，シミュレーション結果の評価と最適化
第10回　演習②：タイムスライスシミュレーション演習
第11回　イベントシミュレーションの基礎
第12回　生産と在庫のイベントシミュレーション
第13回　シミュレーション結果の評価と最適化手法
第14回　シミュレーションによる最適化の応用例
第15回　演習③：イベントシミュレーション，最適化問題の演習

各講義の終りに課題を演習し，宿題を指定する．宿題については，提出されるレポート(2通)について演習する．最後に期末試験を実施する．

教科書・参考書等テキスト：高橋・伊呂原・関・平川・森川，シミュレーション工学，朝倉書店，2007

授業で使用する
メディア・機器等　

【詳細情報】使用する視聴覚教材の種類(パワーポイント)
必携PC

授業で取り入れる
学習手法　

予習・復習への
アドバイス第１部シミュレーション概論，確率的要素を含むシミュレーション
第 1回シミュレーションモデルの構築方法，ダイナミックモデルとそのシミュレーションについて理解してください．
第 2回確率的要素が乱数により擬似的に表現されること，一様乱数の発生法について理解してください．
第 3回一様乱数を元にした各種分布に従う乱数の発生法について理解してください．
第 4回数値積分に対する乱数を使った数値計算とモンテカルロシミュレーションについて理解してください．
第 5回確率的要素を含むモデルに関するシミュレーションについて演習により理解してください．

第２部タイムスライスシミュレーション
第 6回常微分方程式の初期値問題と，その問題に対する数値解析法である差分法について理解してください．
第 7回常微分方程式の色々な問題に対する数値解法について理解してください．
第 8回偏微分方程式とその数値解法について理解してください．
第 9回タイムスライスシミュレーションの事例として在庫推移のシミュレーションについて理解してください．
第10回タイムスライスシミュレーションについて演習により理解してください．

第３部イベントシミュレーション，シミュレーション結果の評価と最適化
第11回イベントシミュレーションの基礎として待ち行列理論について理解してください．
第12回イベントシミュレーションによる生産と在庫の推移に対するシミュレーションについて理解してください．
第13回シミュレーション結果の評価に関する問題とシミュレーションによる最適化手法について理解してください．
第14回シミュレーションによる最適化について組合せ最適化問題への応用例から理解してください．
第15回イベントシミュレーション，シミュレーションによる最適化問題について演習により理解してください．

履修上の注意
受講条件等この科目に先立つ基礎科目「応用数学Ｉ」，「確率・統計」，「応用確率論」
この科目が役立つ応用科目「生体工学」，「意思決定論」，「生産管理論」

成績評価の基準等授業目標の到達度は，レポートと筆記試験により評価する．成績評価は，授業目標の到達度に日頃の学習態度を加えた総合評価により決定し，60%以上を合格とする．その配分は，試験(50%)，レポート(40%)，学習態度(10%)とする．なお，学習態度は毎回の授業において実施する課題演習の評価を含む．

実務経験

実務経験の概要と
それに基づく授業内容

メッセージ必携PCを持参すること．
授業開始時にオフィスアワーを設定するので，質問等がある場合には，積極的に利用すること．

その他 http://www.pse.hiroshima-u.ac.jp

すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

年度	2024年度	開講部局	工学部
講義コード	K6713020	科目区分	専門教育科目
授業科目名	シミュレーション工学
授業科目名（フリガナ）	シミュレーションコウガク
英文授業科目名	Simulation Engineering
担当教員名	高橋　勝彦
担当教員名 (フリガナ)	タカハシ　カツヒコ
開講キャンパス	東広島	開設期	2年次生後期３ターム
曜日・時限・講義室	(3T) 月1-4：工218
授業の方法	講義	授業の方法【詳細情報】
講義中心．なお，本講義の実施方法（オンライン／対面方式）は全学指針に従うものとする．決定次第，もみじ掲示板等で履修登録者に案内予定．
単位	2.0	週時間		使用言語	B : 日本語・英語
学習の段階	3 : 中級レベル
学問分野（分野）	25 : 理工学
学問分野（分科）	11 : 電気システム制御工学
対象学生	第二類　2022年度以前入学生
授業のキーワード	連続系，離散系，確率現象，シミュレーション
教職専門科目		教科専門科目
プログラムの中でのこの授業科目の位置づけ（学部生対象科目のみ）	この科目は第二類の学生を対象とした専門科目であり，第二類における学習・教育目標の「Ｃ：電気・電子・システム・情報分野における専門知識の修得とこれらを応用する能力」に対応している．第二類の電気・電子・システム・情報系プログラムの学習・教育目標の詳細については関連URL2を参照されたい．
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）	電気システム情報プログラム（能力・技能）・電気，システム，情報分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力
授業の目標・概要等	対象とするシステムが大規模・複雑化するにつれて，各種の解析的手法に加えて，実験的手法の一つであるシミュレーションの必要性が増してきている．本講義では，各種の系や現象のモデルと，それらを利用したシミュレーションに関する各種の技法について講義する．まず連続系とそのシミュレーションについて述べ，続いて確率現象，離散系とそれぞれのシミュレーションについて述べる．本講義の受講により，各種の系や現象をモデル化し，それを利用したシミュレーションの技法が理解でき，システム分析し，設計するための基礎力を養うことができる．なお，「知識・理解」，「能力・技能」の評価項目は，下記のとおりである。 1)連続系，離散系や確率現象を数学的関係としてとらえる能力 2)各種のシステムに関するモデル化とシミュレーションによる分析技法 3)シミュレーションに関する各種の技法を応用してシステムを分析，設計する能力
授業計画	第１部シミュレーション概論，確率的要素を含むシミュレーション第1回　シミュレーションモデルの構築，ダイナミックモデルのシミュレーション第2回　確率的要素を含むモデルのシミュレーション①：乱数，一様乱数の発生第3回　確率的要素を含むモデルのシミュレーション②：各種分布乱数の発生第4回　モンテカルロシミュレーション第5回　演習①：確率的要素を含むモデルのシミュレーション演習第２部タイムスライスシミュレーション第6回　常微分方程式の初期値問題と差分法第7回　常微分方程式の色々な問題とその数値解法第8回　偏微分方程式とその数値解法第9回　タイムスライスシミュレーションの事例：在庫シミュレーション第３部イベントシミュレーション，シミュレーション結果の評価と最適化第10回　演習②：タイムスライスシミュレーション演習第11回　イベントシミュレーションの基礎第12回　生産と在庫のイベントシミュレーション第13回　シミュレーション結果の評価と最適化手法第14回　シミュレーションによる最適化の応用例第15回　演習③：イベントシミュレーション，最適化問題の演習各講義の終りに課題を演習し，宿題を指定する．宿題については，提出されるレポート(2通)について演習する．最後に期末試験を実施する．
教科書・参考書等	テキスト：高橋・伊呂原・関・平川・森川，シミュレーション工学，朝倉書店，2007
授業で使用するメディア・機器等
【詳細情報】	使用する視聴覚教材の種類(パワーポイント) 必携PC
授業で取り入れる学習手法
予習・復習へのアドバイス	第１部シミュレーション概論，確率的要素を含むシミュレーション第 1回シミュレーションモデルの構築方法，ダイナミックモデルとそのシミュレーションについて理解してください．第 2回確率的要素が乱数により擬似的に表現されること，一様乱数の発生法について理解してください．第 3回一様乱数を元にした各種分布に従う乱数の発生法について理解してください．第 4回数値積分に対する乱数を使った数値計算とモンテカルロシミュレーションについて理解してください．第 5回確率的要素を含むモデルに関するシミュレーションについて演習により理解してください．第２部タイムスライスシミュレーション第 6回常微分方程式の初期値問題と，その問題に対する数値解析法である差分法について理解してください．第 7回常微分方程式の色々な問題に対する数値解法について理解してください．第 8回偏微分方程式とその数値解法について理解してください．第 9回タイムスライスシミュレーションの事例として在庫推移のシミュレーションについて理解してください．第10回タイムスライスシミュレーションについて演習により理解してください．第３部イベントシミュレーション，シミュレーション結果の評価と最適化第11回イベントシミュレーションの基礎として待ち行列理論について理解してください．第12回イベントシミュレーションによる生産と在庫の推移に対するシミュレーションについて理解してください．第13回シミュレーション結果の評価に関する問題とシミュレーションによる最適化手法について理解してください．第14回シミュレーションによる最適化について組合せ最適化問題への応用例から理解してください．第15回イベントシミュレーション，シミュレーションによる最適化問題について演習により理解してください．
履修上の注意受講条件等	この科目に先立つ基礎科目「応用数学Ｉ」，「確率・統計」，「応用確率論」この科目が役立つ応用科目「生体工学」，「意思決定論」，「生産管理論」
成績評価の基準等	授業目標の到達度は，レポートと筆記試験により評価する．成績評価は，授業目標の到達度に日頃の学習態度を加えた総合評価により決定し，60%以上を合格とする．その配分は，試験(50%)，レポート(40%)，学習態度(10%)とする．なお，学習態度は毎回の授業において実施する課題演習の評価を含む．
実務経験
実務経験の概要とそれに基づく授業内容
メッセージ	必携PCを持参すること．授業開始時にオフィスアワーを設定するので，質問等がある場合には，積極的に利用すること．
その他	http://www.pse.hiroshima-u.ac.jp
すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

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