Detail předmětu

Operační a systémová analýza

Akademický rok 2026/27

NPA017 předmět zařazen v 1 studijním plánu

​ NPC-SIV zimní semestr 1. ročník

Předmět poskytuje přehled základních metod operačního výzkumu a systémové analýzy se zaměřením na jejich využití při řešení úloh ve vodním hospodářství a stavebním inženýrství. Zabývá se formulací a analýzou rozhodovacích a optimalizačních problémů, lineárním a nelineárním programováním, dynamickým programováním, vícekriteriální optimalizací, teorií grafů a metodami síťové analýzy. Součástí jsou rovněž základy projektového řízení, analýzy rizik a vybrané metody výpočetní inteligence, zejména neuronové sítě a genetické algoritmy. Pozornost je věnována praktickému využití jednotlivých metod a softwarových nástrojů při řešení modelových úloh

Kredity

6 kreditů

Jazyk studia

čeština

semestr

zimní

Garant předmětu

doc. Ing. Jaroslav Raclavský, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav vodního hospodářství obcí

Způsob a kritéria hodnocení

zápočet a zkouška

Vstupní znalosti

Znalosti matematiky v rozsahu bakalářského studijního programu Stavební inženýrství a základní uživatelská znalost programu Microsoft Excel.

Učební cíle

Po absolvování předmětu studující získá odborné znalosti, dovednosti a způsobilost potřebné pro formulaci, řešení a vyhodnocování základních optimalizačních a rozhodovacích úloh se zaměřením na jejich využití ve vodním hospodářství a stavebním inženýrství.

Odborné znalosti

Studující:

  • zná základní principy operačního výzkumu, optimalizace a systémového přístupu k řešení technických problémů,
  • zná principy lineárního, nelineárního a dynamického programování,
  • rozumí základům vícekriteriální optimalizace a rozhodování,
  • zná základy teorie grafů a metod síťové analýzy,
  • orientuje se v základních principech projektového řízení a analýzy rizik,
  • zná základní principy vybraných metod výpočetní inteligence, zejména neuronových sítí a genetických algoritmů,
  • rozumí možnostem a omezením využití jednotlivých metod při řešení úloh ve vodním hospodářství a stavebním inženýrství.

Odborné dovednosti

Studující:

  • dokáže formulovat základní rozhodovací a optimalizační problém a určit jeho hlavní proměnné, cíle a omezující podmínky,
  • dokáže zvolit vhodný základní postup pro řešení lineárních, nelineárních a vícekriteriálních úloh,
  • dokáže řešit základní optimalizační úlohy s využitím vhodných softwarových nástrojů, zejména nástroje Solver v programu Microsoft Excel,
  • dokáže aplikovat základní principy teorie grafů a síťové analýzy na modelové technické úlohy,
  • dokáže zpracovat základní úlohy projektového řízení s využitím vhodných softwarových nástrojů,
  • dokáže interpretovat a vyhodnotit výsledky optimalizačních, rozhodovacích a rizikových analýz,
  • dokáže vysvětlit princip a možnosti využití neuronových sítí a genetických algoritmů při řešení technických problémů.

Odborná způsobilost

Studující:

  • dokáže samostatně převést základní technický problém do podoby vhodné pro analytické nebo optimalizační řešení,
  • dokáže zvolit a odborně zdůvodnit vhodnou metodu řešení s ohledem na charakter úlohy a dostupná data,
  • dokáže kriticky posoudit výsledky modelového řešení, jeho předpoklady a omezení,
  • dokáže využít metody operační a systémové analýzy při řešení úloh ve vodním hospodářství a stavebním inženýrství,
  • dokáže odborně interpretovat, prezentovat a zdůvodnit navržený postup a dosažené výsledky.

Základní literatura

JABLONSKÝ, J. Operační výzkum: kvantitativní modely pro ekonomické rozhodování. 3. vyd. Praha: Professional Publishing, 2007. ISBN 978-80-86946-44-3. (cs)
FIALA, P. Modely a metody rozhodování. 3., přeprac. vyd. Praha: Oeconomica, 2013. ISBN 978-80-245-1981-4. (cs)
NACHÁZEL, K.; STARÝ, M.; ZEZULÁK, J. a kol. Využití metod umělé inteligence ve vodním hospodářství. Praha: Academia, 2004. ISBN 80-200-0229-4. (cs)
TOMAN, M.; TOMAN, J.; MIKULECKÝ, P.; OLŠEVIČOVÁ, K.; PONCE, D. Inteligentní dispečerské rozhodovací systémy ve vodním hospodářství. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2009. ISBN 978-80-01-04452-0. (cs)

Doporučená literatura

LOUCKS, D. P.; VAN BEEK, E. Water Resource Systems Planning and Management: An Introduction to Methods, Models, and Applications. Cham: Springer, 2017. ISBN 978-3-319-44232-7. (en)
BOZORG-HADDAD, O. (ed.). Essential Tools for Water Resources Analysis, Planning, and Management. Singapore: Springer, 2021. ISBN 978-981-33-4294-1. (en)

Prerekvizity

Znalosti matematiky v rozsahu bakalářského studijního programu Stavební inženýrství a základní uživatelská znalost programu Microsoft Excel.

Nabízet zahraničním studentům

Nenabízet

Předmět na webu VUT

https://www.vut.cz/studenti/predmety/detail/303426

Přednáška

13 týdnů, 2 hod./týden, nepovinné

Osnova

  • 1. Předmět operační a systémové analýzy, základní pojmy, typy úloh.
  • 2. Lineární programování – Simplexova metoda.
  • 3. Duální úloha lineárního programování, specifické úlohy LP.
  • 4. Dopravní problém – řešení MODI metodou.
  • 5. Nelineární programování, metoda linearizace UF.
  • 6. NP – metoda Lagrangeových součinitelů.
  • 7. Polyoptimální úlohy, pareto metody řešení.
  • 8. Kombinatorické metody, bivalentní programování.
  • 9. Teorie grafů, minimální kostra grafu, minimální cesta v grafu.
  • 10. Síťová analýza – řízení projektů.
  • 11. Dynamické programování.
  • 12. Neuronové sítě, genetické algoritmy.
  • 13. Riziková analýza.

Cvičení

13 týdnů, 3 hod./týden, povinné

Osnova

  • 1. Excel.
  • 2. Lineární programování – grafická metoda.
  • 3. Lineární programování – Simplexová metoda.
  • 4. Lineární programování – duální úloha.
  • 5. Dopravní problém.
  • 6. Nelineární programování – metoda Lagrangeových součinitelů.
  • 7. Nelineární programování – metoda Lagrangeových součinitelů – konzultace.
  • 8. Kombinatorické metody – metoda Monte-Carlo.
  • 9. Úvod do MS Project.
  • 10. Teorie grafů, metoda kritické cesty.
  • 11. MS Project – řízení projektu.
  • 12. MS Project – řízení projektu.
  • 13. Zápočet.