Разработка информационно-справочной системы по учету вагонов на подъездном пути предприятия

Разработка информационно-справочной системы по учету вагонов на подъездном пути предприятия

2

Оглавление

• Аннотация 2
• Annotation 3
• Введение 6
• Постановка задачи 9
• Глава 1. Основы проектирования программных продуктов 12
• 1.1. Характеристика программных продуктов 12
• 1.2. Жизненный цикл программного обеспечения (ЖЦ ПО) 15
• 1.3. Модели жизненного цикла ПО 18
• 1.4. Структурный подход к проектированию ПП 20
• Глава 2. Основные принципы проектирования базы данных 24
• 2.1. Понятие базы данных и системы управления базами данных 24
• 2.2. Основные свойства базы данных 24
• 2.3. Трехуровневая архитектура базы данных 26
• 2.4. Жизненный цикл базы данных 28
• 2.4.1. Планирование разработки базы данных 29
• 2.4.2. Определение требований к системе 30
• 2.4.3. Сбор и анализ требований пользователей 30
• 2.4.4. Проектирование базы данных 30
• 2.4.5. Разработка приложений 31
• 2.4.6. Реализация 31
• 2.4.7. Загрузка данных 32
• 2.4.8. Тестирование 32
• 2.4.9. Эксплуатация и сопровождение 33
• 2.5. Модели представления данных 33
• 2.5.1. Иерархическая модель данных 34
• 2.5.2. Сетевая модель данных 34
• 2.4.3. Реляционная модель данных 34
• 2.6. Проектирование базы данных 41
• 2.6.1. Нормализация как особенность проектирования базы данных 41
• 2.6.2. Концептуальное проектирование базы данных 44
• 2.6.3. Логическое проектирование базы данных 46
• 2.6.4. Физическое проектирование базы данных 48
• 2.6.5. Этапы проектирования базы данных 49
• Глава 3. Проектирование пользовательского интерфейса 51
• 3.1. Требования к пользовательскому интерфейсу 51
• 3.1.1. Методы оценки пользовательского интерфейса 53
• 3.1.2. Цели и критерии оценки пользовательского интерфейса 53
• 3.1.3. Этапы проектирования интерфейса 55
• 3.2. Принципы проектирования эргономичного пользовательского интерфейса 56
• 3.2.1. Размещение информации на экране 57
• 3.2.2. Непротиворечивость и стандартизация 58
• 3.2.3. Тексты и диалоги 58
• 3.2.4. Средства управления графического интерфейса пользователя 59
• 3.2.5. Меню 59
• 3.2.6. Формы 60
• 3.2.7. Организация системы навигации и системы отображения состояний 61
• 3.2.8. Проектирование сообщений 61
• 3.2.9. Предотвращение, обнаружение и исправление ошибок 62
• Глава 4. Построение концептуальной модели базы данных 63
• 4.1. Исследование предметной области применения и выявление требований конечных пользователей и решаемых задач 63
• 4.1.1. Определение объектов базы данных и связей между объектами 63
• 4.1.2. Инфологическая модель данных "сущность-связь" 66
• 4.2. Проектирование логической модели базы данных 68
• 4.3. Проектирование физической модели базы данных 69
• Глава 5. Реализация проекта 76
• 5.1. Набор компонентов, используемых для создания приложений 76
• 5.2. Работа с режимами программы Diplom 77
• Глава 6. Выбор инструментальных средств 102
• 6.1. Выбор аппаратных средств 102
• 6.2. ERwin - современное средство проектирования баз данных 102
• 6.3. Microsoft Access 2003 105
• 6.4. Язык SQL как стандартный язык баз данных 108
• 6.4.1. Функциональные возможности языка SQL 109
• 6.4.2. Достоинства SQL 110
• 6.5. Среда Delphi как средство для разработки СУБД 110
• 6.5.1. Высокопроизводительный компилятор в машинный код 112
• 6.5.2. Библиотека визуальных компонент 113
• 6.5.3. Технологии доступа к данным 114
• 6.5.4. Элементы управления Windows XP 115
• 6.5.5. Генератор отчетов Rave Reports 5.0 116
• Глава 7. Обоснование реализуемости системы по результатам анализа предельно допустимой длины слова с помощью системы MathCad 2001i 117
• 7.1. Постановка задачи 117
• Глава 8. Расчет затрат на создание программного обеспечения и оценка технико-экономической эффективности разработанного программного обеспечения 122
• Введение 122
• 8.1. Расчет затрат на разработку системы учета компьютерного вагонов на подъездном пути на предприятии 122
• 8.2. Расчет затрат на основную заработную плату разработчикам 123
• 8.3. Расчет дополнительной заработной платы разработчиков программы 124
• 8.4. Расчет отчислений на социальное страхование и обеспечение 125
• 8.5. Расчет затрат на амортизацию ЭВМ, используемых при разработке системы учета компьютерного оборудования на предприятии 126
• 8.6. Расчет затрат на электроэнергию, используемую ЭВМ в процессе разработки программы 127
• 8.7. Расчет накладных расходов 128
• 8.8. Расчет затрат на эксплуатацию системы учета компьютерного оборудования на предприятии 129
• 8.9. Расчет отпускной цены разрабатываемой системы учета компьютерного оборудования на предприятии 132
• 8.10. Расчет окупаемости капитальных вложений 132
• Заключение 134
• Глава 9. Экологическая часть 136
• 9.1. Требования к условиям эксплуатации вычислительной техники (ВТ) 137
• 9.1.1. Требования к помещениям для эксплуатации ВТ 137
• 9.1.2. Требования к освещению помещений и рабочих мест пользователей ВТ 138
• 9.1.3. Требования к шуму и вибрации в помещениях для эксплуатации ВТ 140
• 9.1.4. Требования к микроклимату, содержанию аэроионов и вредных химических веществ в воздухе помещений эксплуатации ВТ 141
• 9.1.5. Требования к уровням электромагнитных полей в помещениях для эксплуатации ВТ 143
• 9.2. Требования к организации и оборудованию рабочих мест пользователей и мест эксплуатации ВТ 144
• 9.3. Общие рекомендации к организации труда и отдыха при работе с ВТ 147
• Заключение 150
• Список литературы 152
• Приложение 1 154
• Введение
• За последние годы в мире произошли значительные перемены, которые не могли не затронуть области информатики и вычислительной техники. Еще несколько лет назад работа с базами данных и электронными таблицами была уделом профессиональных программистов. Сами системы не были предназначены для широкого пользования. С появлением огромного числа банков, акционерных обществ и частных компаний ситуация резко изменилась.
• В настоящее время обработка и хранение информации не является чисто умозрительной задачей. Потеря информации или ее несвоевременное получение могут обернуться потерей денег. Именно этими обстоятельствами можно объяснить столь бурный рост компьютерной техники и стремительное развитие электронных таблиц и систем управления базами данных (СУБД). Для оперативного, гибкого и эффективного управления предприятиями, фирмами и организациями различных форм собственности широко внедряются системы автоматизированного управления, ядром которых являются базы данных (БД). При большом объеме информации и сложности производимых с ней операций проблема эффективности средств организации хранения, доступа и обработки данных приобретает особое значение.
• Данная дипломная работа посвящена теме "Разработка информационно-справочной системы по учету вагонов на подъездном пути предприятия".
• Система учета подвижного состава предназначена для предприятий, использующих как собственный, так и арендованный подвижной состав, и позволяет автоматизировать процесс его учета. Помимо того, что система существенно облегчает и ускоряет определение местонахождения подвижного состава, она также позволяет анализировать затраты на стоимость его обслуживания.
• База данных, разрабатываемая в данной дипломной работе, является свободно распространяемой, без каких-либо жестких ограничений. Это требование является желательным, поскольку не всегда руководители предприятий готовы пойти на уступки и оплачивать покупку того или иного программного обеспечения.
• Разработанная база данных позволит автоматизировать обработку информации и оперативно реагировать на обстановки, что особенно важно в таком динамичном сегменте рынка как грузоперевозки. Кроме того, она сократит долю ручного труда при ведении учета и позволит автоматизировать процесс составления документов.
• Для удобства учета программу можно разместить на внутреннем сервере компании, что позволит нескольким сотрудникам одновременно вводить информацию в одну БД. Это обеспечит равномерное распределение нагрузки на работников.
• При проектировании базы данных использовалось такое мощное CASE-средство как ERwin 4.0, поскольку от того, насколько хорошо спроектирована база данных, зависит удобство ее дальнейшего использования и администрирования. Также использовалась система управления реляционными базами данных Microsoft Access 2003, которая предоставляет пользователям функциональные возможности, позволяющие осуществлять доступ к важным данным, и производить их глубокий анализ, а также является серьезной средой разработки приложений.
• Среда Delphi 7.0 была выбрана в качестве средства для разработки СУБД, поскольку она отвечает следующим критериям: высокая скорость разработки приложений; возможность быстрого внесения изменений в программу; возможность редактирования и просмотра БД, используя средства разработки.
• Программа обладает интуитивно понятным интерфейсом, полностью адаптированным к простому и необременительному процессу печати в компании.
• Постановка задачи
• Темой дипломной работы является "Разработка информационно-справочной системы по учету вагонов на подъездном пути предприятия" и пользовательского интерфейса к ней. Вопрос автоматизации процесса учета вагонов до сих пор остается открытым и актуальности терять не собирается. Данная информационная система (ИС) позволит специалистам оперативно получать и анализировать данные о наличии, состоянии и точном местонахождении вагонов.
• Информационная система должна представлять собой базу данных, позволяющую вести учет вагонов на подъездном пути предприятия и обеспечивать расчет затрат на обслуживание вагонов и интерфейс к ней.
• ИС должна обеспечивать выполнение всех этих действий, а также должна обладать удобным и простым для восприятия интерфейсом и справочной системой.
• Исходными данными БД являются:
• 1. вагон:

инвентарный номер;

год изготовления;

грузоподъемность;

износ;

род вагона;

район движения;

2. операции с вагоном:

станция отправитель;

станция получатель;

фронт получения/отправления;

груз;

вес груза;

операция;

3. вид работ:

вид работ;

единица измерения;

цена за единицу измерения

База данных должна отвечать следующим требованиям:

в БД должны быть представлены справочники по цехам, видам услуг, операциям, грузам, станциям, районам движения.

внедрение данной БД должно значительно сократить время на заполнение ведомостей и позволить вести легкий и удобный учет вагонов

в базе данных должна быть предусмотрена возможность исправлений, что очень важно при занесении информации.

в БД должна быть предусмотрена печать отчетов.

БД должна обеспечивать учет расходов на обслуживание вагонов, что позволит в будущем рассчитывать средства на обслуживание и эксплуатацию подвижного состава.

Задачи, решаемые с помощью системы:

Загрузка в систему информации о вагонах, обработка информации;

Ведения перечня используемых вагонов, хранение информации о выполненных работах;

Определение текущего местонахождения вагонов;

Ввод, хранение, поиск и вывод информации о вагонах на подъездных путях;

Расчет стоимости обслуживания вагонов;

Хранение, поиск и вывод информации об отправках вагонов (станции отправления и назначения, грузоотправитель, наименование и масса груза и т.п.);

Система учета вагонов - это новый уровень учета, который существенно увеличивает производительность персонала и обеспечивает экономию времени. Основные преимущества системы:

Автоматизированная обработка получаемой информации.

Централизованное хранение информации о подвижном составе. Таким образом, снижается риск потерять информацию и обеспечивает большее удобство доступа к ней.

Быстрый поиск информации. Поиск необходимой информации о вагоне занимает секунды.

Возможности по анализу информации. Система позволяет рассчитать затраты на обслуживание подвижного состава.

Удобный пользовательский интерфейс. Поиск осуществляется с помощью фильтров, параметры которых можно настроить таким образом, чтобы найти необходимую информацию, исключив при этом избыточные данные. Найденные данные представляются в виде отчета.

Разработанная ИС предназначена обеспечивать информационно-справочную поддержку функционирования основных служб железнодорожного цеха предприятия, а также учет нахождения вагонов на подъездных путях с регистрацией времени обслуживания по номерам вагонов, формирование ведомости обслуживания вагонов с расчетом стоимости услуг.

Вывод: Для компаний, деятельность которых связана с железнодорожными перевозками, эффективный учет подвижного состава - одна из составляющих успеха. Но ручная обработка информации и поиск необходимых данных в бумажных документах или разрозненных файлах - процесс длительный и трудоемкий, а анализ такой информации требует предварительного отбора данных и многочисленных вычислений.

Предлагаемое решение позволяет не только автоматизировать обработку данных о подвижном составе, но также обеспечить их централизованное хранение, ускорить поиск и облегчить анализ.

Глава 1. Основы проектирования программных продуктов

алгоритмическая сложность (логика алгоритмов обработки информации);

состав и глубина проработки реализованных функций обработки;

полнота и системность функций обработки;

объем файлов программ;

требования к операционной системе и техническим средствам обработки со стороны программного средства;

объем дисковой памяти;

размер оперативной памяти для запуска программ;

тип процессора;

версия операционной системы;

наличие вычислительной сети и др.

Показатели качества программных продуктов отражают следующие аспекты:

насколько хорошо (просто, надежно, эффективно) можно использовать программный продукт;

насколько легко эксплуатировать программный продукт;

можно ли использовать программный продукт при изменении условия его применения и др.

Характеристики качества программных продуктов:

Мобильность программных продуктов означает их независимость от технического комплекса системы обработки данных, операционной среды, сетевой технологии обработки данных, специфики предметной области и т.п.

Надежность работы программного продукта определяется работоспособностью и устойчивостью в работе программ, точностью выполнения предписанных функций обработки, возможностью диагностики возникающих в процессе работы программ ошибок.

Эффективность программного продукта оценивается как с позиций прямого его назначения - требований пользователя, так и с точки зрения расхода вычислительных ресурсов, необходимых для его эксплуатации. Расход вычислительных ресурсов оценивается через объем внешней памяти для размещения программ и объем оперативной памяти для запуска программ.

Учет человеческого фактора означает обеспечение дружественного интерфейса для работы конечного пользователя, наличие контекстно-зависимой подсказки или обучающей системы в составе программного средства, хорошей документации для освоения и использования заложенных в программном средстве функциональных возможностей, анализ и диагностику возникших ошибок и др.

Модифицируемость программных продуктов означает способность к внесению изменений, например расширение функций обработки, переход на другую техническую базу обработки и т.п.

Коммуникативность программных продуктов основана на максимально возможной их интеграции с другими программами, обеспечении обмена данными в общих форматах представления (экспорт/импорт баз данных, внедрение или связывание объектов обработки и др.).[1]

При создании программного продукта высокого качества все эти аспекты должны быть учтены и по возможности (с учетом приоритетных потребностей) должны быть реализованы при его производстве.

Следует также заметить, что создание программного продукта не одномоментное действие, а работа, занимающая некоторый период времени и включающая в себя различные этапы. Таким образом, мы приходим к понятию жизненного цикла программного продукта.

определение состава и назначения функций обработки данных программного продукта;

установление требований пользователя к характеру взаимодействия с программным продуктом, типу пользовательского интерфейса (система меню, использование манипулятора мышь, типы подсказок, виды экранных документов и т.п.);

требование к комплексу технических и программных средств для эксплуатации программного продукта и т.д.

На данном этапе необходимо выполнить формализованную постановку задачи.

Проектирование структуры программного продукта связано с алгоритмизацией процесса обработки данных, детализацией функций обработки, разработкой структуры программного продукта (архитектуры программных модулей), структуры информационной базы (базы данных) задачи, выбором методов и средств создания программ - технологии программирования.

Реализация, тестирование и отладка программ являются технической реализацией проектных решений и выполняются с помощью выбранного инструментария разработчика (алгоритмические языки и системы программирования, инструментальные среды разработчиков и т.п.). Для больших и сложных программных комплексов, имеющих развитую модульную структуру построения, отдельные работы данного этапа могут выполняться параллельно, обеспечивая сокращение общего времени разработки программного продукта. Важная роль принадлежит используемым при этом инструментальным средствам программирования и отладки программ, поскольку они влияют на трудоемкость выполнения работ, их стоимость и качество создаваемых программ.

На стадии внедрения осуществляется внедрение компонентов ПО в эксплуатацию, в том числе конфигурирование базы данных и рабочих мест пользователей, обеспечение эксплуатационной документацией, проведение обучения персонала и т.д.

Эксплуатация программного продукта идёт параллельно с его сопровождением, при этом эксплуатация программ может начинаться и в случае отсутствия сопровождения или продолжаться в случае завершения сопровождения ещё какое-то время. В процессе эксплуатации программного продукта производится локализация проблем и устранение причин их возникновения, модификация ПО в рамках установленного регламента, подготовка предложений по совершенствованию, развитию и модернизации системы.

Снятие программного продукта с продажи и отказ от сопровождения происходят, как правило, в случае неэффективности работы программного продукта, наличия в нем неустранимых ошибок, отсутствия спроса.[1]

Длительность жизненного цикла для различных программных продуктов неодинакова. Для большинства современных программных продуктов длительность жизненного цикла измеряется в годах (2-3 года). Хотя достаточно часто встречаются на компьютерах и давно снятые с производства программные продукты.

Особенность разработки программного продукта заключается в том, что на начальных этапах принимаются решения, реализуемые на последующих этапах. Допущенные ошибки, например, при спецификации требований к программному продукту, приводят к огромным потерям на последующих этапах разработки или эксплуатации программного продукта и даже к неуспеху всего проекта. Так, при необходимости внесения изменений в спецификацию программного продукта следует повторить в полном объеме все последующие этапы проектирования и создания программного продукта.

Каждый процесс характеризуется определенными задачами и методами их решения, исходными данными, полученными на предыдущем этапе, и результатами. Результатами анализа, в частности, являются функциональные модели, информационные модели и соответствующие им диаграммы. Часто ЖЦ ПО носит итерационный характер: результаты очередного этапа часто вызывают изменения в проектных решениях, выработанных на более ранних этапах.

Каскадная модель предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.

Поэтапная модель с промежуточным контролем. Разработка ИС ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.

Спиральная модель. На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество, и планируются работы следующего витка. Особое внимание уделяется начальным этапам разработки - анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).

На практике наибольшее распространение получили две основные модели жизненного цикла:

каскадная модель (характерна для периода 1970-1985 гг.);

спиральная модель (характерна для периода после 1986.г.).

В ранних проектах достаточно простых информационных систем каждое приложение представляло собой единый, функционально и информационно независимый блок. Для разработки такого типа приложений эффективным оказался каскадный способ. Каждый этап завершался после полного выполнения и документального оформления всех предусмотренных работ.[1]

Можно выделить следующие положительные стороны применения каскадного подхода:

на каждом этапе формируется законченный набор проектной документации, отвечающий критериям полноты и согласованности;

выполняемые в логической последовательности этапы работ позволяют планировать сроки завершения всех работ и соответствующие затраты.

Каскадный подход хорошо зарекомендовал себя при построении относительно простых информационных систем, когда в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования к системе. Основным недостатком этого подхода является то, что реальный процесс создания системы никогда полностью не укладывается в такую жесткую схему, постоянно возникает потребность в возврате к предыдущим этапам и уточнении или пересмотре ранее принятых решений. В результате реальный процесс создания информационной системы оказывается соответствующим поэтапной модели с промежуточным контролем.

Однако и эта схема не позволяет оперативно учитывать возникающие изменения и уточнения требований к системе. Согласование результатов разработки с пользователями производится только в точках, планируемых после завершения каждого этапа работ, а общие требования к информационной системе зафиксированы в виде технического задания на все время ее создания. Таким образом, пользователи зачастую получают систему, не удовлетворяющую их реальным потребностям.

Спиральная модель ЖЦ была предложена для преодоления перечисленных проблем. На этапах анализа и проектирования реализуемость технических решений и степень удовлетворения потребностей заказчика проверяется путем создания прототипов. Каждый виток спирали соответствует созданию работоспособного фрагмента или версии системы. Это позволяет уточнить требования, цели и характеристики проекта, определить качество разработки, спланировать работы следующего витка спирали. Таким образом, углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, и в результате выбирается обоснованный вариант, который удовлетворяет действительным требованиям заказчика и доводится до реализации.

Итеративная разработка отражает объективно существующий спиральный цикл создания сложных систем. Она позволяет переходить на следующий этап, не дожидаясь полного завершения работы на текущем и решить главную задачу - как можно быстрее показать пользователям системы работоспособный продукт, тем самым, активизируя процесс уточнения и дополнения требований.

Основная проблема спирального цикла - определение момента перехода на следующий этап. Для ее решения вводятся временные ограничения на каждый из этапов жизненного цикла, и переход осуществляется в соответствии с планом, даже если не вся запланированная работа закончена. Планирование производится на основе статистических данных, полученных в предыдущих проектах, и личного опыта разработчиков.