Введение

Цель выполнения данного проекта является создание автоматизированного рабочего места (АРМ) технолога станции.

Создаваемая информационная система будет не первой подобной разработкой, но в отличие от предыдущих систем, которые были написаны под конкретную БД с «жестким» внутренним алгоритмом, будет являться гибкой, легко настраиваемой и не зависимой от СУБД.

1. Разработка и анализ технического задания

1.1 Описание предметной области

В рамках курсового проекта необходимо на основе СУБД разработать программу для автоматизации рабочего места технолога станции с применением Web-технологии.

При создании необходимо разработать специальный алгоритм ввода поступающей информации, предусмотреть защиту от интерактивных ошибок пользователя. Количество связанных между собой справочников (таблиц) превышает 200 штук.

На железнодорожном транспорте ведутся разработки и внедрение АРМ работников массовых профессий, связанных с управлением информационным обеспечением перевозочного процесса.

Создание АРМ предусматривает повышение уровня использование пропускной способности, повышение производительности труда, улучшение условий труда.

1.1.1 Назначение и классификация станций

Железнодорожные линии делятся на участки, а участки на перегоны. Границами смежных перегонов служат раздельные пункты: станции, разъезды, обгонные пункты. Границы участков – участковые или сортировочные станции.

Станцией называется раздельный пункт, имеющий путевое развитие, позволяющее производить операции по приёму, отправлению, скрещиванию и обгону поездов. На станциях размещены технические устройства, обеспечивающие пропускную и провозную способность железнодорожных линий: сооружения и устройства станционного хозяйства, локомотивные и вагонные депо, пункты технического обслуживания вагонов и т.д. От работы станции в значительной степени зависят: обеспечение выполнения плана перевозок пассажиров и груза; отправление поездов по графику и в соответствии с планом формирования поездов – полными по массе и длине, исправными в техническом и коммерческом отношении; безопасность движения поездов, их приёма, отправления, скрещивания, обгона и манёвров; регулярность, своевременность и сохранность доставки грузов; снижение себестоимости перевозок; выполнение комплексного показателя работы железных дорог – оборота вагона (за время своего оборота вагон находится в движении только 30% времени, а 70% – на станции).

Железнодорожные станции классифицируются по ряду признаков. По назначению и характеру работы они подразделяются на промежуточные, участковые сортировочные, грузовые, пассажирские и технические пассажирские. Так, например, на грузовых станциях производят приём, хранение, выдачу, погрузку и взвешивание грузов, а также расформирование и формирование отправительских маршрутов и передач. Грузовые операции выполняются на местах общего пользования и на подъездных путях предприятий.

1.1.2 Техническое оснащение станций

Пути и стрелочные переводы – важнейшие технические устройства на станциях, предназначенных для перемещения поездов и маневровых составов. Путевое развитие включает пути главные, приёмоотправочные, сортировочные, вытяжные, погрузочно-разгрузочные, деповские, специального назначения.

Сортировочные пути - предназначены для сортировки вагонов по назначениям следования, накопления из них поездных составов или прицепочных групп вагонов согласно плану формирования.

На вытяжных путях - выполняют операции с составами поездов или группами вагонов, при которых их переставляют с приемоотправочных, погрузочно-разгрузочных или сортировочных путей для последующей сортировки по назначениям или подачи на другие пути.

У каждого станционного пути различают полную и полезную длину. Полная длина представляет собой расстояние между стыками рамных рельсов стрелочных переводов, ограничивающих данный путь (сквозной). Полезная длина – часть полной длины, в пределах которой можно устанавливать подвижной состав при безусловном обеспечении безопасности движения вагонов и локомотивов по соседним путям.

1.2 Разработка технического задания

Необходимо разработать информационную систему по обработке справочной информации. К проектируемой системе предъявляются следующие функциональные требования:

1. Система должна обеспечивать достоверность вводимых данных;

2. Система должна иметь графический интерфейс;

3. Должна защищать информацию от посягательств со стороны неавторизованных пользователей;

4. Система должна обеспечивать возможность добавления новых, изменения существующих, удаление и поиск данных;

5. Система должна производить журналирование выполняемых действий;

6. Система должна обеспечивать одновременную работу нескольких технологов;

7. Система должна работать с множеством справочных таблиц (~200 шт.).

На этапе предварительного проектирования к системе предъявляются следующие количественные характеристики:

1. количество рабочих мест равно 12, т.к. столько рабочих мест технологов станций;

2. время реакции системы на действия пользователя должно быть как можно меньше.

В проектируемой системе следует предусмотреть наличие нескольких рабочих мест: администратора, технологов.

1. Администратор системы имеет доступ к любой информации, хранящейся в БД с правами для чтения, записи, удаления и изменения, а также имеет возможность выставлять права технологу.

2. Технолог может работать в соответствии с правами, предоставленными ему администратором.

3. Технолог обязан вводить необходимый уровень справочной информацию для правильного функционирования системы.

1.3 Технико-экономическое обоснование

Рассмотрим возможные варианты при решении поставленной задачи.

Вариант №1 «Новый АРМ – новый модуль работы со справочниками»

При таком развитии событий получается, что каждый программист при создании нового АРМа пишет модуль для работы со своими справочниками. Это приведет к затягиванию внедрения АРМа.

Вариант №2 «Использование DBACCESS»

DBACCESS – программа поставляемая вместе с СУБД Informix, предназначена для написания и выполнения запросов. Использование данного инструмента крайне затруднительно, кроме того, он не обеспечивает проверку корректности ввода данных. При этом неизбежно будут появляться ошибки, которые трудно затем будет отследить.

Вариант №3 «Использование предыдущих разработок»

Использование предыдущих разработок возможно в ограниченном объеме, только при работе с некоторыми справочниками. Структура справочных таблиц меняется, предыдущие АРМы имеют «жесткий» внутренний алгоритм и подстройка структуры программы к структуре измененных данных займет много времени (изменение программы + тестирование). Предыдущие разработки реализовывались на внутреннем языке СУБД Informix 4GL. Кроме того, при смене СУБД старые разработки пришлось бы переписывать заново.

Вариант №4 «Разработка информационной системы»

Разработка информационной системы позволит:

1. не зависеть от используемой СУБД, т.к. планируемый язык реализации Java (доступ к СУБД через JDBC);

2. не зависеть от структуры справочников, т.к. вся логика ввода и проверки будет описана в конфигурационном файле.

3. сократить время других разработок, т.к. проектируемая ИС позволит вводить данные в справочные таблицы для каждого нового АРМа;

4. возможность одновременной работы с ИС нескольких пользователей;

Таким образом, разработка ИС является наилучшим вариантом решения поставленной задачи.

1.4 Анализ технического задания

Проанализируем возможные варианты реализации предъявленных требований к создаваемой информационной системе.

Исходя из функциональных требований, система, предполагает наличие нескольких рабочих мест с разными правами доступа к информации, но использующих одни и те же данные, то целесообразно базу данных расположить на сервере и обеспечить совместный доступ к данным по локальной сети.

Каждому пользователю в соответствии с занимаемой должностью должны быть назначены права на доступ к базе данных. Для идентификации пользователей, у каждого должны быть собственное уникальное имя и пароль. Возможно (при наличии нескольких человек, обладающих одними и теми же правами или занимающими одинаковые должности) объединить несколько пользователей в группы и назначить права группам.

Необходимо разработать удобный интерфейс, позволяющий, по возможности, минимизировать ошибки пользователей при работе (предусмотреть маски ввода, контроль введенных значений и т.п.), т.к. ошибки могут отрицательно сказаться на финансовом положении организации, использующей данную систему.

При вводе данных ИС посылает запросы к серверу БД, который в ответ посылает по сети требуемый блок данных. После получения его система выполняет действия, описанные в конфигурационном файле.

Вывод: Для построения ИС расположим БД на выделенном сервере с доступом к нему по сети. Другие способы реализации в данном случае не эффективны.

1.5 Выбор средств решения выполнения технического задания

Для решения поставленной задачи будет использован СУБД Informix, т.к. он используется в настоящее время. Выбор СУБД Informix вызван также необходимостью поддержки существующих АРМов, большинство которых написаны на PHP, 4GL, ECSQL. Достоинства Informix:

1. Имеет средства обеспечения целостности данных.

2. Informix поддерживает язык SQL.

3. Informix позволяет защищать базы данных на уровне пользователей.

4. В Informix’e имеются средства для организации совместного доступа к базе данных и механизм блокировки записей.

MS SQL Server и DB2 имеют такую же производительность и масштабируемость как и Informix, обеспечивают поддержку крупных баз данных, но в настоящее время используется Informix.

СУБД Informix вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к проектируемой системе: защита информации осуществляется на уровне пользователя, возможно использование совместного доступа к данным.

СУБД Informix физически расположен на сервере под управлением ОС Unix. Физический сервер должен оставаться работоспособным при одновременном обращении 12 пользователей, т.е. иметь достаточную: вычислительную мощность, количество памяти и свободного пространства жестком диске достаточного для размещения ОС и БД.

На стороне клиента будет использоваться один из Web-броузеров (Internet Explorer, Netscape, Opera или Mozilla).

В виду перехода, в ближайшее время, на СУБД Oracle 8.1.7 выбирается язык реализации Java, доступ к БД будет осуществляться через JDBC. Применение JDBC позволит, не изменяя внутреннего содержимого программы, легко перейти на другую СУБД путём смены JDBC-драйвера.

2 Разработка модели процессов объекта профессиональной деятельности

2.1 Построение модели прецедентов

Требования, предъявляемые к функционированию проектируемой системы, удобно выразить с помощью языка прецедентов. Прецедент – это набор сценариев, в котором каждый экземпляр сценария представляет собой последовательность действий, выполняемых системой или актером для достижения результата. Таким образом, с помощью прецедентов на понятном и доступном языке можно описать основные процессы, происходящие в системе и значения этих процессов для актера (пользователя системы).

В виду большого количества справочников будут рассмотрены лишь некоторые из них. Такая диаграмма приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Диаграмма прецедентов использования системы

2.1.1 Прецедент «Ввод информации по специализации путей»

Основной исполнитель: технолог.

Заинтересованные лица и их требования

─ Технолог. Хочет быстро и точно ввести информацию, не допуская ошибок при вводе, т.к. тем самым он задерживает отправление поезда и снижает свою производительность.

─ Администрация станция . Хочет быстро сформировать поезд и быстро отправить его по назначению.

─ ГЖД . Хочет быстро перевезти груз и удовлетворить интересы получателя груза.

─ Налоговые службы . Хотят получать налог от каждой сделки.

Предусловия

Технолог аутентифицирован.

Результаты (постусловия)

Данные сохранены. Технолог занимается другими обязанностями. Поезд отправлен в нужном направлении. Груз получен. Налоги начислены.

Основной (успешный) сценарий

1. Технолог выбирает из списка доступных ему таблиц: таблицу специализации путей;

2. Система читает конфигурационный файл, описывающий логику ввода информации;

3. Система показывает форму для ввода данных;

4. Технолог выбирает путь, на котором будет сформирован поезд;

5. Выбирает станцию назначения будущего поезда;

6. Выбирает доминирующее назначение будущего поезда;

7. Выбирает сопутствующее назначение;

8. Система анализирует выбранные назначения и выставляет флаг доминирующего назначения в true;

9. Система выбирает из таблицы назначения плана формирования значения:

· Минимальное и максимальное значение графиковой длины;

· Минимальное и максимальное значение графикового веса.

10. Технолог проверяет выбранные системой значения и подтверждает ввод.

Альтернативные сценарии.

В случае неудачной аутентификации технолога, он должен обратиться к администратору, с просьбой предоставить ему доступ к БД. Реализуется средствами Unix, Web-сервера и СУБД.

2.2 Построение модели процессов

На основе модели прецедентов построим модель процессов в методологии IDEF0. Модель IDEF0 представляет собой совокупность работ , преобразующих входы в выходы с использованием механизмов и управления . Модели процессов помогают понять особенности функционирования системы и взаимодействия с внешней средой. Для определения контекста модели процессов необходимо задать область моделирования, цель моделирования и точку зрения. В качестве примера построим модель для процесса ввода информации в справочник «Специализация путей».

Область моделирования. К внешней среде отнесем администратора и технолога. Технолог или администратор взаимодействует с системой посредством пользовательского интерфейса. При моделировании процессов интерес будут представлять отклики системы на действия оператора при введении информации о справочниках и в справочники.

Цель моделирования дать четкое и однозначное понимание процесса функционирования системы при вводе информации о справочниках и в справочники. Наиболее полно определить назначение каждой работы, производимой системой.

Точка зрения. Модель строится с точки зрения разработчика данной системы. Основная работа, производимая системой, – «Ввод справочной информации». На вход системы поступают различная информация в зависимости от назначения справочника.

На вход системе поступает информация об исходных данных и имени таблицы, куда собираемся вводить справочную информацию. Все эти элементы будут преобразованы или использованы данной работой в качестве «входных данных». В качестве управления выступает действия технолога. Механизм , без которого невозможно управление системой представлен технологом.

Последовательность работ отражена на диаграмме (см. Приложение 1) порядком их следования (сверху вниз, слева направо). Технологу сначала предлагается выбрать таблицу, которая будет хранить вводимую справочную информацию.

3 Разработка модели данных объекта профессиональной деятельности

Модель данных проектируемой системы разрабатывается с учетом предъявляемых к ней функциональных требований. База данных системы состоит из следующих сущностей: Специализация путей, Станции, Станционные пути, Назначение плана формирования.

Сущность Специализация путей должна содержать:

· Идентификатор;

· Номер пути, на котором будет сформирован поезд;

· Код станции, до которой пойдет поезд (идентификатор из сущности Станции);

· Доминирующее направление, в каком направлении пойдет поезд;

· Сопутствующее направление, через какое направление будет проходить поезд;

· Флаг доминирующего направления, выставляется системой в случае совпадения Доминирующего и Сопутствующего направления;

· Графиковая длина мин. и макс., какой макс. и мин. длины может быть поезд, который пойдет до некоторой станции (заполняется системой из сущности Назначение плана формирования на основании кода станции);

· Графиковый вес мин. и макс., какой макс. и мин. вес может быть у поезда (заполняется системой из сущности Назначение плана формирования на основании кода станции).

Сущность Станции должна содержать:

· Идентификатор;

· ЕСР станции, код станции описанный в классификации МПС;

· Код дороги, к какой дороге принадлежит станция;

· Наименование станции, как называется станция (например, Орехово);

· Краткое наименование станции, сокращение (например, Орх.);

· Код пути, с какого пути отправляется поезд в Орехово (идентификатор из сущности Станционные пути).

Сущность Станционные пути должна содержать:

· Идентификатор;

· Номер пути, числовой номер пути;

· Номер пути, числовой номер пути для АСОУП;

· Условная длина пути;

· Код станции, код станции куда с данного пути отправляется поезд;

Сущность Назначение плана формирования должна содержать:

· Идентификатор;

· Код станции, станция до которой идет поезд;

· Графиковая длина мин. и макс., какой макс. и мин. длины может быть поезд, который придет до данной станции;

· Графиковый вес мин. и макс., какой макс. и мин. вес может быть у поезда, который придет до данной станции.

В ERWin можно задавать идентифицирующие и неидентифицирующие связи

Идентифицирующей связью называется связь, которая добавляет признаки идентичности в дочернюю сущность путем миграции ключей родительской сущности в область ключевых атрибутов дочерней и таким образом делая дочернюю сущность зависимой от родительской в смысле своей идентичности.

Можно задать также и такую связь, которая не ставит дочернюю сущность в зависимость от родительской. Этот тип связи называется неидентифицирующей связью . В ERwin такая связь обозначается пунктирной линией с жирной точкой на конце, соответствующем дочерней связи. При неидентифицирующей связи атрибуты первичного ключа родительской сущности мигрируют в область данных (неключевая область), которая расположена под чертой в дочерней сущности. В данной работе неидентифицирующая связь не используется (см. Приложение 2).

Поскольку с одного пути могут уходить поезда на несколько станций и приходить с нескольких станций, то связь сущностей Стационарные пути и Станции является многим-ко-многим.

Сущности Станции и Назначение плана формирования связаны также связью многие-ко-многим, т.к. на одну станцию могут уходить поезда разной длины и веса и на несколько станций могут приходить поезда одной длины.

Сущность Специализация путей связана с сущностями: Назначение плана формирования, Станции, Станционные пути связью один-ко-многим.

4 Связь модели данных с моделью процессов

При проектировании информационной системы необходимо указать разработчику какие действия, над какими данными может выполнять конкретная работа. Для этого используется связь модели данных, построенной в ERWin и модели процессов, построенной в BPWin. Проследим процесс преобразования данных при вводе данных в сущность «Специализация путей».

Работа системы начинается с загрузки файла конфигурации. При этом происходит чтение и отображения содержимого сущности «Специализация путей», а также подготовка формы для ввода исходных данных. После этого Исходные данные и Готовая форма для ввода поступают в качестве входных данных в работу Ввод исх. данных .

В качестве управления выступает Выбор , а в качестве механизма Технолог и Система.

Работа Выбор пути формирования поезда заключается в выборе пути, на котором будет сформирован состав (исходя из исходных данных).

После выбора пути формирования номер пути поступает в качестве входных данных на работу Выбор станции назначения будущего поезда, где выбирается, до какой станции идет сформированный поезд.

Результат выбора технолога в предыдущей работе передаётся на вход Выбор доминирующего назначения поезда . Здесь выбирается, в каком основном направлении будет следовать поезд.

В работе Выбор сопутствующего назначения поезда будет выбираться на основании Кода доминирующего направления , т.е. через какие дороги, станции будет следовать поезд.

На вход работе Анализ введённой информации , поступают: Код станции, Код доминирующего направления , Код сопутствующего направления . Здесь происходит сравнение кодов назначений и установка Флага доминирования .

На основании предыдущих результатов и кода станции система выбирает из сущности «Назначения плана формирования» максимальное и минимальное значение графиковой длины и на основании только Кода станции выбирается максимальное и минимальное значение графикового веса.

5 Расчеты и оценки

5.1 Расчет требуемых ресурсов вычислительных средств

Реализация системы предполагается на языке Java. Требования к ресурсам обусловлены в основном минимальными требованиями для нормального функционирования ОС и библиотек Java.

Требования для компьютера технолога:

Процессор: Pentium 200 или выше.

Память: Для Windows 95 или Windows 98: 64 Мб памяти для операционной системы.

Для Windows NT 4.0: 128 Мб памяти для операционной системы.

Жесткий диск: 1 Гб.

Монитор: Монитор SVGA 17’’.

Рассчитаем примерный объем хранимых данных для оценки необходимого свободного места на жестком диске. Каждая запись в Специализации путей занимает около 40 байт. 5000 записей займет 200 Кбайт. Запись о Станции будет примерно занимать 50 байт и при хранении 60000 станций объём составит 3Мбайта. Оставшиеся сущности в целом будут занимать приблизительно 1Мбайт. Таким образом, для хранения годовой информации, при условии, что за сутки будет оправлено 20 поездов до 100 станций, потребуется 365*40*20*100= 29200000 байт. Таким образом, для хранения годовой информации о 20 поездах идущих до 100 станций в сутки потребуется 30 Мбайт. Весь этот объём данных будет храниться на отдельном диске, на сервере, кроме этого там будут храниться ежедневные копии БД (так называемых level backup), что дополнительно потребует около 2 Мбайт. Требования к серверу БД связаны с тем, что все действия (операции) с БД будет выполнять именно сервер БД, а компьютер технолога будет только отображать результат действий сервера. Кроме того, данный сервер будет использован для работы других АРМов и на нем будут работать несколько разных БД (10-15).

Требования для сервера БД:

Процессор: Pentium II 400 или выше.

Память: 512 Мб.

Жесткие диски: 4,3 Гб для системы + 10 Гб для хранения баз данных.

Монитор: Монитор SVGA 14’’(может отсутствовать).

Управление работой ОС Unix и СУБД предполагается осуществлять через сеть. Два жестких диска необходимы для того, чтобы отделить операционную систему от баз данных. Необходимо для облегчения перестановки ОС. Большой объем жесткого диска для БД связан с необходимостью хранить резервные копии всех БД, а также ежедневные копии БД для быстрого восстановления в случае сбоя.

5.2 Расчет по функционально-ориентированной метрике

Функционально-ориентированные метрики косвенно измеряют программный продукт и процесс его разработки. Вместо подсчета LOC-оценки при этом рассматривается не размер, а функциональность или полезность продукта. Для примера рассчитаем функциональность одной из пользовательских форм, которая будет использована в конечном продукте.

Рис. 5.2

При расчетах по функционально-ориентированной метрике используется 5 информационных характеристик:

1. Количество внешних вводов: 1 (кнопка OK ); данный элемент ввода состоит из 7 элементов данных (1 поле ввода, 5 полей со списком, 1 командная кнопка).

2. Количество внешних выводов: 1 (сообщение уведомления); элемент вывода состоит из 1 элемента данных (командная кнопка).

3. Количество внешних запросов: 0.

4. Количество внутренних логических файлов: 4 (справочник ДоминирующееНаправление , справочник сопутствующееНаправление , таблица Станции, таблица Пути ); таблица Станции состоит из 6 элементов данных, справочник ДоминирующееНаправление , справочник сопутствующееНаправление и таблица Станции – из 3.

5. Количество внешних интерфейсных файлов: 0.

Далее, для каждой информационной характеристики по известным таблицам определяются ранг и оценка сложности.

После сбора всей необходимой информации подсчитаем общую функциональную метрику (таблица 5.2).

Таблица 5.2

Аналогичным образом рассчитаем функциональность второго типа пользовательской формы (рисунок 5.2). Результаты расчета в таблице 5.2.

Таблица 5.2

С учетом того, что в проекте предполагается использование 3 пользовательских форм первого типа и 2 пользовательских форм второго типа, подсчитаем общую функциональную метрику для всего проекта:

FP = 3 * 36 + 2 * 32 = 172

Полученную общую метрику необходимо субъективным образом взвесить, используя следующую формулу:

FP = Общее_количество * (0,65+ 0,01 * å¹⁴ _{i =1} F_i ), (5.1)

где F_i – коэффициенты регулировки сложности.

Таблица 5.3 – Определение системных параметров приложения

Каждый коэффициент может принимать следующие значения: 0 — нет влияния, 1 - случайное, 2 — небольшое, 3 — среднее, 4 — важное, 5 — основное.

Значения выбираются эмпирически в результате ответа на 14 вопросов, которые характеризуют системные параметры приложения (таблица 5.3).

В результате количество функциональных указателей равно:

FP = 172 * (0.65 + 0.29) = 162

Используя таблицу перевода, а также учитывая, что реализация ИС предполагается с использованием языка Visual Basic, получим LOC-оценку проекта:162 * 32 = 5184 (строк кода).

Заключение

В рамках данного курсового проекта была спроектирована система ввода справочной информации для рабочего места технолога. На основе требований технического задания была разработана модель данных в среде ERWin в стандарте IDEF1X. На примере основного процесса, происходящего в системе – ввода информации в некоторые справочники была показана последовательность преобразования данных – связь модели данных с моделью процессов.

Система реализуется с помощью СУБД Informix с использованием языка Java. Данная СУБД была выбрана в связи с тем, что данная СУБД используется в настоящее время.

Язык Java была выбрана в виду направленности отдела ВЦЛП на Web-разработку, а также из-за перехода на другую СУБД (Oracle 8.1.7) с целью снижения возможных изменений внутреннего содержания программы.

Библиографический список

1. Серверы корпоративных баз данных. www.citforum.ru;

2. П. Ноутон, Г.Шильдт. Java ^тм 2: Пер. с англ.- СПб.: БХВ-Петербург, 2001.