Описание автомобильной школы "Светофор", ее организационная структура. Особенности автоматизации и обзор существующих программ. Подготовка исходных данных. Выбор CASE средств моделирования. Проектирование информационной системы. Логическая модель данных.
Аннотация к работе
при заданных требованиях к графику работы учителей; при этом дневная нагрузка каждого класса и часы его занятий определяются программой; Программа АСТРА (Автоматизированное СОСТАВЛЕНИЕ РАСПИСАНИЯ) предназначена для применения в качестве инструмента при составлении расписания занятий в средних учебных заведениях различного профиля, которые работают в одну или две смены и в которых продолжительность цикла занятий в учебном процессе составляет одну неделю. Программа позволяет освободить пользователя от утомительной работы по перебору вариантов расстановки занятий, значительно сократить сроки составления расписания, повысить его качество, упростить процесс оформления расписания, оперативно подобрать замены временно отсутствующим преподавателям. Для ручного варианта характерны удобный механизм расстановки уроков путем "перетаскивания" их мышкой из таблицы нагрузок или с одного места в расписании на другое, непрерывный анализ и подсказки возможных вариантов размещения уроков (можно видеть выходные часы классов и учителей; занятые классы, кабинеты); "прозрачный" механизм проверки занятости учителя в других классах, сопоставление вмещаемости кабинета и количества учащихся в классе. В разделе имеются страницы: Классы, Учителя, Кабинеты и Школа для составления расписания по классам, учителям, кабинетам и всей школе.Однако такая архитектура имеет существенный недостаток: при выполнении некоторых запросов к базе данных клиенту могут передаваться большие объемы данных, которые загружают сеть и приводят к непредсказуемому времени реакции. Двухуровневая архитектура клиент-сервер использует именно этот вариант: приложение работает на клиенте, СУБД - на сервере (рис. Сервер приложений с помощью монитора транзакций обеспечивает интерфейс с клиентами и другими серверами, может управлять транзакциями и гарантировать целостность распределенной базы данных. Благодаря интеграции Интернет/интранет-технологии и архитектуры клиент-сервер процесс внедрения и сопровождения корпоративной информационной системы существенно упрощается при сохранении достаточно высокой эффективности и простоты совместного использования информации. Приложения, разработанные в среде СУБД, часто называют приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД,-внешними приложениями.В работе обязательно должны присутствовать перерывы, в течение которых пользователь должен расслабиться и переключиться на небольшие физические упражнения. Так как при работе с программным модулем требуется поддержание высокого уровня умственной работоспособности, то необходимо соблюдение ряда условий: постепенное вхождение в трудовой процесс после отдыха, индивидуальный ритм работы, соблюдение привычной последовательности деятельности, правильное чередование периодов труда и отдыха. Работа за видеотерминалами требует большого нервно-психического напряжения, связанного с необходимостью длительного наблюдения концентрации памяти и внимания, решения сложных задач. При работе в условиях зрительного напряжения происходят существенные изменения рефракции и аккомодационной способности глаз, ухудшается контрастная чувствительность, снижается устойчивость хроматического и ахроматического зрения, сокращаются границы поля зрения, снижаются острота зрения и скорость восприятия переработки информации. Излучения такого монитора оказывают самое пагубное влияние на здоровье человека, в первую очередь на глаза.В процессе рассмотрения предметной области были выявлены проблемы, связанные с неграмотной организацией практических занятий, и предложены методы их решения, которые заключались сокращении времени между выполнением заданий и определением оптимальной расстановки курсантов по машинам. В связи с сокращением времени простоя и оптимизации очереди появилась возможность большему числу учащихся выполнить упражнения на машинах, а следовательно пройти практики.
Введение
В современном обществе стали популярные услуги по обучению вождению. Такие услуги пользуются спросом в любое время года и в любом городе. Уметь водить автомобиль и иметь отменные навыки вождения считается для современного человека обязательным умением, позволяющим быть мобильным.
В поисках действительно качественных услуг по обучению вождения жители города выбирают автошколы, оборудованные по последнему слову техники, имеющие опытных инструкторов, отменный автопарк и безупречную организацию процесса обучения. Весьма популярным в последнее время стали услуги обучения навыкам экстремального вождения, которые предлагают современные автошколы.
Наиболее эффективный способ размещение рекламы для автошколы- объявления на остановках, столбах и общественном транспорте.
С каждым годом спрос на обучение вождению растет.
Качество обучения вождению в автошколах и особенно эффективность использования научно- педагогического потенциала зависят в определенной степени от уровня организации учебного процесса.
Одна из основных составляющих этого процесса - расписание занятий - регламентирует трудовой ритм, влияет на творческую отдачу преподавателей, поэтому его можно рассматривать как фактор оптимизации использования ограниченных трудовых ресурсов - преподавательского состава. Формирования расписания занятий это сложный трудоемкий процесс, требующий много времени и полный набор определенной информации. Методисты, которые занимаются непосредственно формированием расписания, должны быть хорошо осведомлены всей необходимой для работы информацией. Ведь, формирование оптимального расписания во многом зависит от достоверности и полноты предоставляемой информации. Информация, на основе которой составляется расписание, должна отвечать всем требованием, а именно быть актуальной, полной, достоверной.
Для улучшения и совершенствования внутреннего порядка такой организации необходимо учитывать многие факторы и показатели. Если посмотреть поверхностно на организацию работы автошколы, то зачастую возникает проблема организационного характера, включающая в себя многие факторы. Изза большого спроса на обучения возникает проблемы с нехваткой современно оснащенных автомобилей, квалифицированных автоинструкторов, специализированных автодромов - все это тормозит ход обучения. Ведь для многих учеников целью является «накатать» как можно больше часов и тем самым чувствовать себя уверенным на дорогах города, а сделать это можно только при большом количестве практикумов. Так что основной задачей является оптимизировать расписание практических занятий.
1.
Предпроектное обследование
1.1 Описание предметной области
В современном обществе стали популярными услуги по обучению вождению. Такие услуги пользуются спросом в любое время года и в любом городе. Уметь водить автомобиль и иметь отменные навыки вождения считается для современного человека обязательным умением, позволяющим быть мобильным.
В поисках действительно качественных услуг по обучению вождения жители города выбирают автошколы, оборудованные по последнему слову техники, имеющие опытных инструкторов, отменный автопарк и безупречную организацию процесса обучения. Весьма популярным в последнее время стали услуги обучения навыкам экстремального вождения, которые предлагают современные автошколы.
Наиболее эффективный способ размещение рекламы для автошколы- объявления на остановках, столбах и общественном транспорте.
С каждым годом спрос на обучение вождению растет.
Качество обучения вождению в автошколах и особенно эффективность использования научно- педагогического потенциала зависят в определенной степени от уровня организации учебного процесса.
Одна из основных составляющих этого процесса - расписание занятий - регламентирует трудовой ритм, влияет на творческую отдачу преподавателей, поэтому его можно рассматривать как фактор оптимизации использования ограниченных трудовых ресурсов - преподавательского состава. Формирования расписания занятий это сложный трудоемкий процесс, требующий много времени и полный набор определенной информации. Методисты, которые занимаются непосредственно формированием расписания, должны быть хорошо осведомлены всей необходимой для работы информацией. Ведь, формирование оптимального расписания во многом зависит от достоверности и полноты предоставляемой информации. Информация, на основе которой составляется расписание, должна отвечать всем требованием, а именно быть актуальной, полной, достоверной.
Для улучшения и совершенствования внутреннего порядка такой организации необходимо учитывать многие факторы и показатели. Если посмотреть поверхностно на организацию работы автошколы, то зачастую возникает проблема организационного характера, включающая в себя многие факторы. Изза большого спроса на обучения возникает проблемы с нехваткой современно оснащенных автомобилей, квалифицированных автоинструкторов, специализированных автодромов - все это тормозит ход обучения. Ведь для многих учеников целью является «накатать» как можно больше часов и тем самым чувствовать себя уверенным на дорогах города, а сделать это можно только при большом количестве практикумов. Так что основной задачей является оптимизировать расписание практических занятий.
1.2 Описание автомобильной школы «Светофор»
Юношеская автомобильная школа «Светофор», находится по адресу, г. Черкесск, ул. Первомайская 17. Автомобильная школа имеет организационно правовую форму общества с ограниченной ответственностью.
Основная миссия школы «Светофор» - содействие гражданам Черкесска и других регионов Карачаево-Черкесской республики, в изучении правил безопасности дорожного движения и в обучении безопасному управлению транспортными средствами за счет современных и эффективных образовательных технологий, высокого профессионального уровня преподавательского состава.
Автомобильная школа «Светофор» является одной из старейших автошкол Черкесска. Ее основы были заложены в 1990 году, когда была образована автошкола «АЛИС». В настоящее время в автошколе на постоянной основе работают более 25 инструкторов, школа имеет 3 тренировочные площадки, которые охватывают почти все районы города. Автошколой предлагается богатый спектр услуг.
С учетом новой дорожной обстановки, появлением интенсивных транспортных потоков и более скоростных автомобилей в корне изменилось обучение безопасному управлению автомобилем. Часами учить дорожные знаки и разбирать рисунки, начерченные мелом на доске - это архаизм. Современные формы и методы обучения, которые применяют преподаватели юношеской автомобильной школы «Светофор», на занятиях по ПДД, самостоятельные занятия в интерактивном учебном классе, все это позволяет быстро и легко усвоить учебный материал, как в теории, так и на практике, делают процесс обучения более интересным и эффективным. Как результат, слушатели Центральной автошколы успешно сдают экзамены в ГИБДД и в составе группы и в индивидуальном порядке.
Рассмотрим организационную структуру юношеской автомобильной школы «Светофор».
1.3 Организационная структура юношеской автомобильной школы «Светофор»
Организационная структура юношеской автомобильной школы представлена на рисунке 1.1.
Рис. 1.1 Организационная структура автомобильной школы
Из представленной организационной структуры видно, что «фундамент» данной школы составляют 6 отделов. Каждый из которых имеет одну или несколько подструктур. Обозначим основные задачи решаемые каждым из отделов.
· Управленческий отдел - состоит из четырех работников (Директор, завуч, секретарь, бухгалтер).Решает общие управленческие задачи, контроль учебного процесса, контроль финансовых потоков, работа с клиентами, работа с компаньонами автошколы, ведение бухгалтерской отчетности;
· Диспетчерская служба - состоит из трех работников (Заведующий ДС, заместитель, методист), все три сотрудника главным образом заняты выполнением функций оперативного регулирования и контроля хода обучения и других видов деятельности автомобильной школы.
· Учебный отдел - состоит из множества сотрудников, в общем которых можно разделить на две группы (преподаватели теории, инструкторы). Решает задачи непосредственно ведения учебного процесса;
· Медицинский отдел - состоит из мед. работника, который проводит осмотры, инструкторов, и мед. сестры, которая оказывает первую помощь при возникновении у кого либо проблем со здоровьем;
· Технический отдел - состоит из группы механиков, которые занимаются обслуживанием автопарка юношеской автомобильной школы «Светофор»;
· Одел по охране - состоит из профессиональных охранников, которые занимаются поддержкой соблюдения порядка на всех территориальных единицах автошколы, и охраной их в ночное время суток.
Далее в работе будем рассматривать функционирование диспетчерской службы, так как основной задачей дипломного проекта состоит оптимизация процесса составления расписаний.
1.4
Обзор существующих систем
1.4.1 Программа для автоматического составления расписания «АРМ XXI»
Цель автоматизации работ по составлению расписания - повышение качества базового расписания, сокращение трудоемкости его составления и текущих изменений.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора предназначено для формирования расписания в образовательных учреждениях различного уровня и форм обучения, текущего управления учебным процессом путем оперативного решения задачи размещения при изменении условии работы или других исходных данных.
Наиболее эффективно применение АРМ в ОУ со сложными требованиями к расписанию (большие или двухсменные школы, колледжи и др. , некоторые варианты учебного плана, специфика данного ОУ) .
Программа предоставляет возможности для учета санитарно-гигиенических и педагогических требований к организации учебного процесса
Программный пакет работает на компьютерах, совместимых с IBM/PC XT/AT, под управлением операционной системы MS-DOS версии 5.0 и старше или Windows, обладает широкими возможностями, ориентирован на применение в ОУ различного профиля, систем обучения и вариантов учебного плана.
Число классов может достигать 70, число аудиторий - 100, предметов - 160, учителей 100.
В качестве основного источника исходных данных принят учебный план ОУ, на основе которого создается учебный план каждого класса. Недельная нагрузка классов и учителей определяется программой автоматически.
Предлагаемый программный пакет позволяет учитывать для классов: - заданные дни занятий;
- допустимое число часов занятий в день и их расположение в сетке часов;
- желаемую или недопустимые последовательности предметов;
- недопустимые сочетания предметов в течение дня;
- требование к проведению занятий или занятий по определенному предмету в заданном помещении;
для учителей: - заданные часы работы и методические дни;
- работу в одну или две смены;
- работу в группе с другим учителем (или с другими учителями);
- работу с группой классов;
a также: - составлять расписание для преподавания одиночными и сдвоенными часами;
- автоматически определять сдвоенные часы по какому-либо предмету; при необходимости они могут быть разделены;
- осуществлять объединение и разделение классов, в том числе и одновременное;
- программно определять и обеспечивать в процессе составления расписания методические дни учителей; в зависимости от их нагрузки могут устанавливаться 2 и более методических дня;
- оперативно изменять расписание при болезни учителя; при этом могут быть использованы различные применяемые способы замены;
- директивно размещать некоторые уроки в определенные дни и часы.
- контролировать дневную нагрузку учащихся по возрастным группам с учетом сложности предметов;
- определять потребность ОУ в учителях в определенные дни и часы;
- определять потребность ОУ в кабинетах с целью разрешения конфликтных ситуаций и успешного составления расписания;
Таким образом, обеспечено достаточно полное описание структуры ОУ, аудиторного фонда, учебного процесса, принятой методики преподавания.
Введенные исходные данные проверяются программой; выявленные при этом ошибки и рекомендации по их устранению выдаются оператору. Выдается также разнообразная аналитическая информация, используемая для управления исходными данными и требованиями с целью разрешения конфликтных ситуаций.
Расписание может составляться в различных режимах: - при заданных ограничениях на дни и часы занятий классов; при этом методические дни учителей определяются программой;
- при заданных требованиях к графику работы учителей; при этом дневная нагрузка каждого класса и часы его занятий определяются программой;
- при заданном (ограниченном) числе кабинетов; при этом дни и часы работы учителей и часы занятий классов определяются программой;
Задача решается автоматически до нахождения оптимального варианта решения; если автоматическое решение затруднено, оператору выдаются рекомендации по изменению исходных данных с целью успешного решения.
Использование АРМ оператора для составления и изменения расписания в ОУ существенно повышает производительность труда завуча и качество расписания, при сложных требованиях к нему, позволяет осуществлять оперативное управление учебным процессом, создает условия для повышения качества учебного процесса.
Программа позволяет получить качественное расписание, дает значительную экономию времени, выполняя практически все задачи, решаемые администрацией ОУ в процессе ручного составления расписания. При составлении расписания осуществляется автоматический поиск оптимального для Ваших данных варианта расписания; время решения составляет 1… 15 мин.
По окончании процесса составления Вы получаете следующие формы расписания: для классов; для преподавателей; для кабинетов; общее (т. н. "миллиметровка"). Все формы расписания можно просмотреть на экране, отредактировать или распечатать на бумаге (в т.ч. в Word и Excel ).
Программа "АРМ XXI" предназначена для составления расписания в образовательных учреждениях различных уровней и форм обучения. Особенно эффективно ее применение в больших и двухсменных ОУ (Образовательных Учреждениях), при дефиците учебных помещений и других сложных требованиях(дни практики, специализации, заданные дни и часы преподавателей).
Программа автоматического составления расписания уроков апробирована и успешно эксплуатируется в ряде школ, лицеев, гимназий, колледжей Москвы, Московской области и других регионов России.
1.4.2 Программа для составления расписания «АСТРА»
Программа АСТРА (Автоматизированное СОСТАВЛЕНИЕ РАСПИСАНИЯ) предназначена для применения в качестве инструмента при составлении расписания занятий в средних учебных заведениях различного профиля, которые работают в одну или две смены и в которых продолжительность цикла занятий в учебном процессе составляет одну неделю.
Программа позволяет освободить пользователя от утомительной работы по перебору вариантов расстановки занятий, значительно сократить сроки составления расписания, повысить его качество, упростить процесс оформления расписания, оперативно подобрать замены временно отсутствующим преподавателям.
Программа не требует от пользователя специфических знаний из области компьютерных технологий, единственное, что требуется - умение работать с клавиатурой.
Главная идея создания программы - ПОЛНОСТЬЮ освободить пользователя от ручной бумажной "комбинаторики".
Основные возможности программы: · настройка на условия конкретного применения (см. Исходные данные);
· кабинетная и/или классно-урочная системы обучения (возможна их комбинация);
· любое количество учебных дней (от 1 до 6) как для учебного заведения в целом, так и для отдельных классов;
· 100-процентное размещение занятий в автоматическом режиме;
· настройка параметров распределения занятий;
· проведение занятий продолжительностью 1, 2 и/или 3 учебных часа;
· учет требований и ограничений по времени проведения занятий;
· учет гигиенических требований СЭС;
· учет запрещенных сочетаний предметов;
· учет сложности предметов для оптимального чередования занятий в течение учебного дня;
· учет индивидуальных требований и пожеланий преподавателей (свободные (методические) дни, время работы, закрепленные и альтернативные аудитории, допустимое количество "окон" и др.);
· программное определение свободных дней преподавателей;
· выдерживание параллелей для преподавателей;
· отсутствие "окон" у классов;
· разделение класса на несколько (до 4-х) групп и объединение нескольких (до 4-х) классов в поток по любым предметам, возможно одновременное разделение и объединение классов и/или групп классов;
· рациональное использование аудиторного фонда;
· ручная корректировка расписания после автоматической расстановки занятий (при необходимости);
· быстрый поиск замен временно отсутствующим преподавателям и ведение протокола замен.
Технология составления расписания.
После подготовки исходных данных работа составителя расписания сводится к действиям, укрупненная схема которых выглядит следующим образом: 1.Запуск расчетной процедуры.
2.Анализ результатов.
3.Корректировка исходных данных (при необходимости).
4.Переход на выполнение п.1 и повторение указанных действий до тех пор, пока не будет получен приемлемый вариант расписания.
Таким образом, процесс составления расписания является итерационным. С каждым шагом итерации пользователь все ближе продвигается к желаемому результату. Всю работу по перебору и поиску наиболее оптимальных вариантов размещения занятий выполняет программа, позволяющая благодаря эффективному алгоритму достичь 100% расстановки занятий в автоматическом режиме. При этом пользователь полностью освобождается от ручной расстановки занятий и занимается только корректировкой исходных данных (в основном - временных требований и ограничений) и оценкой полученных результатов.
Определить количество шагов итерации в каждом конкретном случае невозможно, тем более, что на первых шагах, как правило, устраняются разного рода ошибки, допущенные при подготовке исходных данных. Количество шагов зависит как от степени удовлетворенности качеством расписания, оцениваемым по различным критериям, так и от количества случаев возникновения конфликтных ситуаций, разрешаемых путем корректировки исходных данных (зачастую противоречивых).
Способы разрешения конфликтных ситуаций подробно описаны во встроенном руководстве.
В особо сложных случаях, когда размещение 100% занятий в автоматическом режиме затруднено, а также в случае, если полученное расписание обладает определенными недостатками, пользователь может дорасставить занятия вручную. Для этого в программе имеются удобные средства ручной корректировки расписания, позволяющие произвести все необходимые действия (снятие, вставка, перенос занятий и др.).
В программе АСТРА процесс составления расписания разбит на два этапа: - на первом этапе производится распределение учебной нагрузки по дням недели с учетом заданных критериев оптимизации (см. Параметры распределения занятий) (составляется промежуточное расписание недели, в котором определяются дни проведения занятий, но еще не решается вопрос о часах их проведения);
- на втором этапе производится расстановка занятий по часам внутри каждого дня недели с учетом требований и ограничений по времени их проведения (составляется окончательное расписание дней).
Такой подход к решению задачи составления расписания дает возможность пользователю уже на первом этапе четко контролировать и вовремя обеспечивать выполнение ряда важнейших показателей качества расписания (равномерность распределения нагрузки классов и преподавателей, гигиенические требования СЭС и др.).
Соответственно в программе имеются две расчетные процедуры, для каждой из которых выполняются действия, описанные выше.
Время работы одной расчетной процедуры варьируется в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Оно зависит от быстродействия компьютера (определяющий фактор), объема исходных данных и сложности условий, заданных для составления расписания.
Любой вариант расписания (вместе с соответствующими исходными данными), как окончательный, так и полученный на промежуточном шаге итерации, может быть сохранен в архиве или на дискете и в любой момент восстановлен. Таким образом, в случае получения на очередном шаге итерации неудовлетворительного результата, можно легко вернуться к предыдущему промежуточному варианту расписания и продолжить работу над ним другим путем.
Дополнительные возможности программы: · встроенное руководство (с примерами), одновременно являющееся контекстно-зависимой помощью по всем функциям программы;
· выдача разнообразной аналитической информации для разрешения конфликтных ситуаций;
· выдача гистограмм распределения нагрузки по дням учебной недели для классов, преподавателей и аудиторий;
· выдача гистограмм распределения суммы баллов СЭС по дням учебной недели для классов;
· быстрое обновление (восстановление) исходных данных при составлении новых расписаний;
· ведение архива расписаний (вариантов расписаний) вместе с соответствующими исходными данными;
· настройка параметров печати;
· резервное копирование/восстановление данных;
· парольная защита при входе в программу.
Исходные данные для составления расписания: · списки предметов, аудиторий, преподавателей и классов, содержащие необходимые сведения;
· таблица разделения/объединения классов;
· таблица выдерживания параллелей;
· тарификация преподавателей (с возможностью установки различных параметров занятий).
Вместо вывода форм на печать возможен их вывод в текстовый файл в кодировке Windows-1251 или DOS (CP-866).
Примеры выходных форм содержатся в подкаталоге FORMS.OUT главного каталога программы.
Требования к компьютеру: · компьютер любой конфигурации с тактовой частотой процессора не ниже 400 МГЦ (желательно 850...1600 МГЦ и выше);
· операционная система Windows 95/98/2000/Me или MS DOS версии 5.0 и выше;
· принтер - либо матричный EPSON-совместимый, либо струйный типа HP DESKJET или лазерный типа HP LASERJET фирмы Hewlett Packard. При печати на струйном или лазерном принтере непосредственно из программы никаких специальных драйверов для печати не требуется (даже при работе в среде "чистого" DOS) при условии подключения принтера к порту LPT1;
· для установки программы на жестком диске требуется 1,8 мегабайт свободного пространства.
Режим работы программы: Программа работает в двух режимах: демонстрационном и рабочем (полнофункциональном) в соответствии с принципом SHAREWARE (условно-бесплатная программа).
После первоначальной установки на компьютер программа начинает работать в демонстрационном режиме. Этот режим отличается от рабочего режима тем, что в нем суммарное число запусков расчетных процедур на реальных данных ограничено (максимум 50). Все другие функции программы доступны в полном объеме. Указанного числа запусков вполне достаточно для того, чтобы составить, по крайней мере, одно рабочее расписание.
При работе с базой данных демонстрационного примера число запусков расчетных процедур не ограничено при условии неизменности тарификации преподавателей, остальные исходные данные (включая параметры занятий) можно изменять.
Все реальные исходные данные, подготовленные в демонстрационном режиме, а также результаты составления расписания, полученные в этом режиме, при переводе программы в рабочий режим сохраняются (база данных не изменяется).
Для перевода программы в рабочий режим необходимо ее зарегистрировать (в момент регистрации программа "привязывается" к компьютеру, на котором она установлена, и выдает свой регистрационный номер) и получить от распространителя (владелец авторских прав также является распространителем) персональный ключ (определенный набор буквенно-цифровых символов) (см. Покупка программы).
Использование и распространение программы осуществляется в соответствии с условиями Лицензионного соглашения.
1.4.3 Программа «Ректор»
Программа "Ректор" предназначена для автоматизированного составления расписания занятий в учебных заведениях. Рекомендуется завучам учебных заведений и другим работникам сферы образования, занимающимся составлением учебных расписаний.
О способах составления расписания
Возможны два варианта составления расписания - ручной и автоматический, а также их любые комбинации.
Для ручного варианта характерны удобный механизм расстановки уроков путем "перетаскивания" их мышкой из таблицы нагрузок или с одного места в расписании на другое, непрерывный анализ и подсказки возможных вариантов размещения уроков (можно видеть выходные часы классов и учителей; занятые классы, кабинеты); "прозрачный" механизм проверки занятости учителя в других классах, сопоставление вмещаемости кабинета и количества учащихся в классе. Расписание можно составлять как для любого класса, так и для любого учителя, что обеспечивает удобное средство контроля за количеством окон в расписании педагога.
Автоматическое составление расписания уроков может выполняться как для отдельных уроков в классе, так и для класса в целом, для группы классов и для всех классов одновременно. При этом часть уроков может быть расставлена вручную и зафиксирована. Кроме того, автоматическое составление расписания может выполняться для отдельных уроков одного учителя, для всех уроков одного учителя, для группы учителей и для всех учителей школы одновременно. Например, можно вначале составить расписание для всех преподавателей иностранных языков, затем для всех преподавателей в 10-11 классах, затем перейти к автоматическому составлению расписания одного из 5-х классов и так далее.
О способах задания нагрузок
При составлении расписания, ручном или автоматическом, важно уметь гибко задавать нагрузки. В программе предусмотрены деление классов на несколько групп (максимум - шесть), объединение нескольких классов (максимум - шесть), объединение классов с последующим делением на группы. Разные группы могут заниматься различными предметами, например: можно объединить учащихся 10а и 10б, а затем разбить на три группы для занятий английским, немецким и французским языками с разными учителями в разных кабинетах. Возможно предусмотреть и такую ситуацию - класс информатики вмещает только половину класса, поэтому класс для занятий информатикой делится на две группы, одна из которых приходит на первый урок, а вторая - на последний урок. То есть программа "понимает" и такие термины как: первый урок, последний урок, крайний урок. Вы можете также задавать различное расписание для четных и нечетных недель и задавать разные режимы спаривания уроков, помечать в расписании платные уроки.
О способах печати расписания
Составленное расписание может быть напечатано в файл в форматах Word 97/2000, Excel 97/2000, HTML 4.0 с разбиением на страницы. Можно напечатать расписание одного класса, произвольной группы классов или всех классов. При печати нескольких или всех классов возможны различные варианты форматов таблиц. Подобным образом можно напечатать расписание одного учителя, нескольких учителей или всех учителей сразу. Форматов таблиц также несколько. Расписание работы кабинетов также можно распечатать. Во всех случаях можно настроить цвета полей таблиц и шрифты.
О сменах
Номера первого урока для 1, 2 и 3 смен могут быть заданы один раз для всей школы. Однако, для каждого класса смены могут быть свои, разные в разные дни недели или на четной и нечетной неделях.
Любой день или любые дни можно объявить выходными, причем для каждого класса индивидуально. Отдельные часы также можно объявить нерабочими.
Для каждого класса можно задать максимально и минимально допустимое число уроков в день. Максимальное число уроков в школе в один день - 14, причем они могут нумероваться с 0 по 13 или с 1 по 14, по выбору.
О заменах
Для временно отсутствующих учителей программа позволяет подобрать замены - достаточно выбрать фамилию отсутствующего учителя и задать дни и часы. Программа сама проанализирует расписание, выдаст список уроков, на которых нужна замена, предложит на выбор списки свободных учителей - кандидатов на замену. При этом можно оперировать: списком свободных учителей с окнами на данном уроке; списком свободных учителей с примыкающими уроками к данному; списком всех свободных учителей на данном уроке.
Структура программы
Программа состоит из четырех разделов (см. рисунок 1.2). Каждый из разделов делится на страницы. Страницы разных разделов порой имеют одинаковые названия, но всегда разное содержание:
Рис. 1.2 Структура программы «Ректор»
· Раздел Списки предназначен для ввода списков классов, учителей, предметов и кабинетов. В разделе имеются страницы: Классы, Учителя, Предметы и Кабинеты - каждая для своего списка. Кроме собственно названий (фамилий) вводится и некоторая дополнительная информация, например: для классов - смены, минимальное и максимальное количество часов в день, количество учащихся; для учителей - желательные и допустимые часы работы.
· Раздел Нагрузки предназначен для ввода учебного плана (страница Учебный План), нагрузок учителей (страницы Классы, Учителя, Предметы) и составления тарификации (страница Тарификация).
· Раздел Расписание предназначен для составления наилучшего расписания уроков и распределения кабинетов. В разделе имеются страницы: Классы, Учителя, Кабинеты и Школа для составления расписания по классам, учителям, кабинетам и всей школе. В любой момент можно перейти с одной страницы на другую и посмотреть, например, как изменение в расписании учителя отразится на расписании класса.
· Раздел Замены предназначен для планирования замен для временно отсутствующих учителей (страница Учителя).
1.5
Сравнительный анализ существующих систем составления расписания
Их приведенного выше материала можно сделать вывод о том, что на данный момент существует большое количество автоматизированных систем в сфере составления расписания. Для определения того, какая система соответствует требованиям, необходимо определить функции, имеющиеся в информационных системах и провести анализ.
Интерес к автоматизации расписания постоянно растет. И сегодня в большинстве организаций уже не стоит вопрос - внедрять или не внедрять системы автоматизации составления расписания. Речь идет о выборе оптимальной по функциональным возможностям и стоимости системы, которая бы при этом отвечала специфике учреждения, а также была бы гибкой и масштабируемой.
Существует два подхода создания информационной системы: адаптация типового продукта и самостоятельная разработка системы.
Вариант решения для автоматизации составления расписания - это готовая система. Подобное решение является универсальным конструктором управления практически любой системой составления расписания. Становясь на такой путь автоматизации, заказчик полагает, что успешный опыт использования готовых систем в автоматизации управления составления расписания в других учреждениях принесет так же положительный опыт и ему. Однако такая постановка вопроса является ошибочной. Составление расписание задача индивидуальная для каждого отдельно взятого учреждения.
Интеллектуальные затраты на подготовку к внедрению систем составления расписания немногим отличаются от подобных затрат при разработке собственной системы. Здесь также необходимо привлечение специалистов, работающих в разных областях, приглашение специалистов по внедрению системы, и т.д.
Внедрение системы занимает не менее 3-х месяцев. Таким образом, в сумме с подготовительной работой к внедрению системы, оснащение учреждения программным обеспечением может затянуться на полгода и более. При этом, покупая «дорогую игрушку» для команды не менее «дорогих» специалистов. Здесь ограничен круг постановщиков задач. Но главное - достижение конечного результата невозможно. Процесс конструирования бесконечен. Поэтому, выбирая путь автоматизации следует задаться вопросом: «Что мне нужно? Получить быстро результат и заниматься торговлей. Или войти в долгий и дорогой, но интересный (для разработчиков системы) процесс».
Рассмотренные автоматизированные системы составления расписаний имеют явно излишнюю общую функциональность для розницы при недостатке специального функционала.
Что бы ни говорили о той или иной системе, цена была, есть и долго еще будет главным критерием выбора. Чаще всего называется цена за одно пользовательское место (лицензию). Но к конечной цене еще необходимо добавить цену за лицензию на сервер, консалтинг, обучение, вычесть скидки за объем. Часть компаний только выводят свои продукты на рынок и еще не имеют четкой ценовой стратегии. Стоимость решения одного уровня может отличаться на весомую сумму.
Ниже представлен сравнительный анализ существующих систем автоматизации составления расписания. Рассматривались наиболее известные решения. Анализ проводится по функциям, которые необходимы для автошколы рассматриваемой в данной работе.
Таблица 1.1. Сравнительный анализ систем автоматизации составления расписаний
Функциональные возможности АРМ XXI АСТРА РЕКТОР
Ведение БД учеников
Отчеты, аналитика
Ведение расписаний
Возможность настройки отчетов -
Ведение прайс-листов
Система администрирования
Разграничение прав доступа
Возможность импорта/экспорта данных -
Ведение расписания в классах
Ведение расписания индивидуальных занятиях на автотранспорте - - -
Интеграция с программным обеспечением - -
Стоимость, рубли 12000 23000 17000
При всем обилии представленных на рынке систем решения часто не удовлетворяют потенциального пользователя, как по функциональным возможностям, так и по цене. Косметическая адаптация типового ПО, проводимая многими фирмами, далеко не всегда позволяет учесть индивидуальные потребности клиента. Выходом из подобной ситуации является разработка индивидуального программного продукта, реализующего необходимые алгоритмы и выполняющего функции соответствующие потребностям заказчика.
1.6 Итоговая постановка задачи
Целью данного дипломной работы является построение оптимальной модели для составления расписания практических занятий в юношеской автомобильной школе и соответственно проектирование на основе этой модели программного модуля автоматизирующего процесс составления расписания. При условии, что практические занятия проводятся в интервал времени от 13.00 до 21.00, существует m автомашин для занятия,nупражнений, каждое упражнение требует времени выполнения ти количество учащихся в данной ШКОЛЕJ .Необходимо составить оптимальное расписание занятий. Для этого необходимо решить следующие задачи
· Описать работу диспетчерского отдела (службы), выявив его организационную структуру, функции и их взаимодействие между собой;
· Из перечисленных функций выявить ту функцию, которая нас интересует, более подробно описать и оптимизировать ее;
· Выбрать подходящий метод для оптимизации функции;
· Минимизировать простой машины, тем самым уменьшить время на выполнение заданий ;
· Определить оптимальную расстановку учеников по машинам;
· Сравнить результаты ДО оптимизации и ПОСЛЕ;
· Сделать выводы из этапа моделирования;
· Выполнить проектирование информационной системы используя данные полученные на этапе моделирования.
2.
Моделирование
В данном разделе произведено описание работ по моделированию предметной области, а именно моделированию деятельности диспетчерской службы юношеской автомобильной школы «Светофор» ее оптимизация и поиск способов реинжиниринга бизнес процессов.
2.1 Выбор CASE средств моделирования
Существует множество средств моделирования автоматизированных систем. За последние десятилетия сформировалось новое направление в программотехнике - CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) на основе методологии структурного системного анализа и про
Вывод
Итак, суммарное время, которое тратится на проведение всех операций составления расписания занятий: Тобщ =T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T 9 = 3 ч. 33 мин
С учетом оптимизации процесса формирования практического занятия, а именно сокращение времени простоя и оптимизации очереди имеем: Тобщ =T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T 9= 3ч. 11 мин.
Теперь можно сделать вывод о том, что проведенные мероприятия по улучшению бизнесс-процесса влекут за собой положительный результат: время работы системы уменьшено. Следовательно, многие показатели бизнеса будут возрастать.
3.
Проектирование информационной системы
3.1 Анализ и выбор архитектуры информационной системы
По способу организации групповые и корпоративные информационные системы подразделяются на следующие классы (рис. 3.1): · системы на основе архитектуры файл-сервер;
· системы на основе архитектуры клиент-сервер;
· системы на основе многоуровневой архитектуры;
· системы на основе интернет/интранет-технологий.
Рис. 3.1 Деление информационных систем по способу организации
В любой информационной системе можно выделить необходимые функциональные компоненты (табл. 3.1), которые помогают понять ограничения различных архитектур информационных систем. Рассмотрим более подробно особенности вариантов построения информационных приложений.
Таблица 3.1Типовые функциональные компоненты информационной системы
Обозначение Наименование Характеристика
PS Presentation Services (средства представления) Обеспечиваются устройствами, принимающими ввод от пользователя и отображающими результаты обработки.
PL Presentation Logic(логика представления) Управляет взаимодействием между пользователем и ЭВМ. Обрабатывает действия пользователя при выборе команды в меню, нажатии кнопки или выборе элемента из списка.
BL Business or Application Logic (прикладнаялогика) Набор правил для принятия решений, вычислений и операций, которые должно выполнить приложение.
DL Data Logic (логика управления данными) Операции с базой данных (SQL-операторы), которые нужно выполнить для реализации прикладной логики управления данными.
DS Data Services (операции с базой данных) Действия СУБД, вызываемые для выполнения логикиу правления данными, такие как: манипулирование данными, определение данных, фиксация или откат транзакций и т. п. СУБД обычно компилирует SQL-предложения.
FS File Services (файловые операции) Дисковые операции чтения и записи данных для СУБД (файловые операции) и других компонентов. Обычно являются функциями операционной системы (ОС)
3.1.1 Архитектура файл-сервер
Архитектура файл-сервер не имеет сетевого разделения компонентов и использует клиентский компьютер для выполнения функций диалога и обработки данных, что облегчает построение графического интерфейса. Файл-сервер только извлекает данные из файлов, так что дополнительные пользователи и приложения добавляют лишь незначительную нагрузку на центральный процессор. Каждый новый клиент добавляет вычислительную мощность к вычислительной сети.
Объектами разработки в файл-серверном приложении являются компоненты приложения, определяющие логику диалога PL, а также логики обработки BL и управления ДАННЫМИDL. Разработанное приложение реализуется либо в виде законченного загрузочного модуля, либо в виде специального кода для интерпретации.
Однако такая архитектура имеет существенный недостаток: при выполнении некоторых запросов к базе данных клиенту могут передаваться большие объемы данных, которые загружают сеть и приводят к непредсказуемому времени реакции. Значительный сетевой трафик особенно сильно сказывается при организации удаленного доступа к базам данных на файл-сервере через низкоскоростные каналы связи. Одним из вариантов устранения данного недостатка является удаленное управление файл-серверным приложением в сети. При этом в локальной сети размещается сервер приложений, совмещенный с телекоммуникационным сервером (обычно называемым сервером доступа), в среде которого выполняются обычные файл-серверные приложения. Особенность такой организации состоит в том, что диалоговый ввод-вывод поступает от удаленных клиентов через телекоммуникации. Приложения не должны быть слишком сложными, иначе велика вероятность перегрузки сервера, или же нужна очень мощная платформа для сервера приложений.
3.1.2 Архитектура клиент-сервер
Архитектура клиент-сервер предназначена для разрешения проблем файл-серверной архитектуры путем разделения компонентов приложения и размещения их там, где они будут функционировать наиболее эффективно. Особенностью архитектуры клиент-сервер является использование выделенных серверов баз данных, понимающих запросы на языкеструктурированныхзапросов SQL (Structured Query Language) и выполняющихпоиск, сортировку и агрегирование информации.
Отличительная черта серверов БД - наличие справочника данных, в котором записана структура БД, ограничения целостности данных, форматы и даже серверные процедуры обработки данных по вызову или по событиям в программе. Объектами разработки в таких приложениях помимо диалога и логики обработки являются, прежде всего, реляционная модель данных и связанный с ней набор SQL-операторов для типовых запросов к базе данных.
Большинство конфигураций клиент-сервер использует двухуровневую модель, в которой клиент обращается к услугам сервера. Предполагается, что диалоговые компоненты PS и PL размещаются на клиенте, что позволяет обеспечить графический интерфейс. Компоненты управления данными DS и FS размещаются на сервере, а диалог (PS, PL), логики BL и DL - на клиенте. Двухуровневая архитектура клиент-сервер использует именно этот вариант: приложение работает на клиенте, СУБД - на сервере (рис. 3.2).
Рис. 3.2 Классический вариант клиент-серверной информационной системы
Поскольку эта архитектура предъявляет наименьшие требования к серверу, она обладает наилучшей масштабируемостью. Однако сложные приложения, вызывающие большое взаимодействие с БД, могут жестко загрузить как клиента, так и сеть. Результаты SQL-запроса должны вернуться клиенту для обработки, потому что там находится логика принятия решения. Такая схема приводит к дополнительному усложнению администрирования приложений, разбросанных по различным клиентским узлам.
Для сокращения нагрузки на сеть и упрощения администрирования приложений компонент BLМОЖНО разместить на сервере. При этом вся логика принятия решений оформляется в виде хранимых процедур и выполняется на сервере БД. Хранимая процедура - процедура с операторами SQL для доступа к БД, вызываемая по имени с передачей требуемых параметров и выполняемая на сервере БД. Хранимые процедуры могут компилироваться, что повышает скорость их выполнения и сокращает нагрузку на сервер.
Хранимые процедуры улучшают целостность приложений и БД, гарантируют актуальность коллективно используемых операций и вычислений. Улучшается сопровождение таких процедур, а также безопасность данных (нет прямого доступа к данным).
Создание архитектуры клиент-сервер возможно и на основе многотерминальной системы. В этом случае в многозадачной среде сервера приложений выполняются программы пользователей, а клиентские узлы вырождены и представлены терминалами. Подобная схема информационной системы характерна для UNIX. В настоящее время архитектура клиент-сервер получила признание и широкое распространение как способ организации приложений для рабочих групп и информационных систем корпоративного уровня. Подобная организация работы повышает эффективность выполнения приложений за счет использования возможностей сервера БД, разгрузки сети и обеспечения контроля целостности данных.
Двухуровневые схемы архитектуры клиент-сервер могут привести к некоторым проблемам в сложных информационных приложениях с множеством пользователей и запутанной логикой. Решением этих проблем может стать использование многоуровневой архитектуры.
3.1.3 Многоуровневая архитектура
Многоуровневая архитектура стала развитием архитектуры клиент-сервер и в классической форме состоит из трех уровней (рис. 3.3)
- нижний уровень представляет собой приложения клиентов, выделенные для выполнения функций и логики представлений PS ИPL и имеющие программный интерфейс для вызова приложения на среднем уровне;
- средний уровень представляет собой сервер приложений, на котором выполняется прикладная логика BL и с которого логика обработки данных DL вызывает операции с базой данных DS;
- верхний уровень представляет собой удаленный специализированный сервер базы данных, выделенный для услуг обработки данных DS и файловых операций FS (без использования хранимых процедур).
Рис. 3.3 Классический вариант многоуровневой информационной системы
Подобную концепцию обработки данных пропагандируют, в частности, фирмы Oracle, Sun, Borland и др.
Трехуровневая архитектура позволяет еще больше сбалансировать нагрузку на разные узлы и сеть, а также способствует специализации инструментов для разработки приложений и устраняет недостатки двухуровневой модели клиент-сервер.
Централизация логики приложения упрощает администрирование и сопровождение. Четко разделяются платформы и инструменты для реализации интерфейса и прикладной логики, что позволяет с наибольшей отдачей реализовывать их специалистами узкого профиля. Наконец, изменения прикладной логики не затрагивают интерфейс, и наоборот. Но поскольку границы между компонентами PL, BL и DL размыты, прикладная логика может появиться на всех трех уровнях. Сервер приложений с помощью монитора транзакций обеспечивает интерфейс с клиентами и другими серверами, может управлять транзакциями и гарантировать целостность распределенной базы данных. Средства удаленного вызова процедур наиболее соответствуют идее распределенных вычислений: они обеспечивают из любого узла сети вызов прикладной процедуры, расположенной на другом узле,передачу параметров, удаленную обработку и возврат результатов. С ростом систем клиент-сервер необходимость трех уровней становится все болееочевидной. Продукты для трехзвенной архитектуры, так называемые мониторы транзакций, являются относительно новыми. Эти инструменты в основном ориентированы на среду UNIX, однако прикладные серверы можно строить на базе Microsoft Windows NT с использованием вызова удаленных процедур для организации связи клиентов с сервером приложений. На практике в локальной сети могут использоваться смешанные архитектуры (двухуровневые и трехуровневые) с одним и тем же сервером базы данных. С учетом глобальных связей архитектура может иметь больше трех звеньев. В настоящее время появились новые инструментальные средства для гибкой сегментации приложений клиент-сервер по различным узлам сети.
Таким образом, многоуровневая архитектура распределенных приложений позволяет повысить эффективность работы корпоративной информационной системы и оптимизировать распределение ее программно-аппаратных ресурсов. Но пока на российском рынке по-прежнему доминирует архитектура клиент-сервер.
3.1.4 Интернет/интранет технологии
В развитии технологии интернет/интранет основной акцент пока что делается на разработке инструментальных программных средств. В то же время наблюдается отсутствие развитых средств разработки приложений, работающих с базами данных. Компромиссным решением для создания удобных и простых в использовании и сопровождении информационных систем, эффективно работающих с базами данных, стало объединение Интернет/интранет-технологии с многоуровневой архитектурой. При этом структура информационного приложения приобретает следующий вид: браузер - сервер приложений - сервер баз данных - сервер динамических страниц - web-сервер.
Благодаря интеграции Интернет/интранет-технологии и архитектуры клиент-сервер процесс внедрения и сопровождения корпоративной информационной системы существенно упрощается при сохранении достаточно высокой эффективности и простоты совместного использования информации.
3.1.5
Выбор архитектуры на основе технико-экономической эффективности
В таблице 3.2 приведены, на мой взгляд, наиболее актуальные параметры, по которым сравниваются рассматриваемые архитектуры ИС.
Далее проведем расчет выбора архитектуры ИС по выбранным параметрам на основании технико-экономической эффективности.
Оценим их по каждому i-ому показателю качества по 5-ти бальной шкале.
Определим каждому критерию весовой коэффициент kj, причем Skj= 1.
Так же введем шкалу оценок представленную в таблице 3.3
Таблица 3.2 - Сравнительная характеристика архитектуры ИС
Параметры сравнения Файл-сервер Клиент-сервер Многоуровневая система Интернет/интранет технологии
Установка СУБД На клиентском компьютере Отдельный сервер Несколько отдельных серверов Несколько отдельных серверов
Объемы передаваемых данных Малые Большие Очень большие Очень большие
Применяемые на предприятии Нет Да Нет Нет
Знакомство обслуживающего персонала с представленными архитектурами Да Да Нет Нет
Таблица 3.3 - Шкала оценок
Параметр БАЛЛЫОЦЕНКА
4Отлично
3Хорошо
2Удовлетворительно
1Предельно допустимо
0Неприемлемо
Результаты сравнения сведем результаты сравнения в таблицу 3.4.
Посчитаем интегральный технико-экономический показатель: для файл-сервера Qf:
для клиент-сервер Qk:
для многоуровневой системы Qm:
для интернет/интранет технологии Qi:
Интегральный технико-экономический показатель между файл-серверной архитектурой и клиент-серверной равен: Q = Qk/ Qf = 3,5/0,9 = 3,89 т.к. технико-экономический показатель больше 1 выбор в сторону клиент-серверной архитектуры.
Интегральный технико-экономический показатель между клиент-серверной архитектурой и многоуровневой системой равен: Q = Qk/ Qm = 3,5/1,7 = 2,06 т.к. технико-экономический показатель больше 1 выбор в сторону клиент-серверной архитектуры.
Интегральный технико-экономический показатель между клиент-серверной архитектурой и интернет/интранет технологии равен:
Q = Qk/ Qm = 3,5/1,7 = 2,06 т.к. технико-экономический показатель больше 1 выбор в сторону клиент-серверной архитектуры.
3.1.6 Вывод касательно архитектуры разрабатываемой информационной системы
На основании проведенных расчетов можно увидеть, что клиент-серверная архитектура после приведенных сравнений, является самой приемлемой для разрабатываемой информационной системы и ее выбор можно считать обоснованным. Методика расчета была основана на технико-экономической эффективности и введении шкальных оценок связанных с лингвистическими переменными. Поэтому результаты проведенных расчетов можно считать вполне достоверными.
3.2 Структура базы данных
Перед проектированием базы данных будущей информационной системы необходимо определиться с моделью данных, которая ляжет в ее основу.
Одна из главных функций администрации базы данных состоит в разработке концептуальной модели (или модели предметной области). Компонентами модели являются объекты и их взаимосвязи. Она обеспечивает концептуальное представление данных. Концептуальная модель служит средством общения между различными пользователями и поэтому разрабатывается без учета особенностей физического представления данных. Эта модель используется для выражения, организации, упорядочения и обмена представлениями. Она не зависит от применяемой СУБД.
С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи меду ними. Современные СУБД основываются на иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на их некотором подмножестве.
Концептуальную модель (называемую также «моделью предметной области») необходимо отобразить в логическую модель, обеспечиваемую конкретной СУБД, а логическую модель в свою очередь - в физическую. Логическая модель данных может быть либо реляционной, либо иерархической, либо сетевой.
Основное различие между указанными выше тремя моделями данных состоит в способах представления взаимосвязей между объектами.
Наилучшей, с точки зрения представления данных выбранной предметной области, является реляционная модель данных. Данная модель имеет значительное превосходство перед сетевой и иерархической моделями по количеству достоинств, хотя у нее, как и у других, есть свои недостатки. Но эти недостатки не так значительны по сравнению с сетевой и иерархической моделями данных.
3.2.1 Логическая модель данных
Для построения логической модели БД мы воспользовались методологией проектирования ERWIN.ERWIN относится к средствам проектирования баз данных, обеспечивающих моделирование данных и разработку схем баз данных для основных СУБД [7].
ERWIN реализует проектирование схемы БД, генерацию ее описания на языке целевой СУБД (Oracle, Sybase, MSSQLSERVER и др.) и реинжиниринг баз данных. С помощью Erwin разрабатываются небольшие ИС или крупные ИС с разбиением на подсистемы.
Логический уровень- это абстрактный взгляд на данные, на нем данные представляются так, как выглядят в реальном мире, и могут называться так, как они называются в реальном мире. Объекты модели, представляемые на логическом уровне, называются сущностями и атрибутами. Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД.
В логической модели БД (рисунок 3.4) будут представлены следующие сущности и их атрибуты: 1. Инструктор (фамилия; имя; отчество; дата рождения; адрес; телефон; номер паспорта);
4. Практические занятий (номер занятия; ФИО учащегося; номер автомобиля номер площадки, время начала, дата, время выполнения);
5. Теоретические занятия (номер занятия; наименование, ФИО учащегося; номер аудитории; время начала; дата; длительность);
Рис. 3.4 Логическая модель данных
3.2.2 Физическая модель данных
Физическая модельданных зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация о всех объектах БД. Поскольку стандартов на объекты БД не существует (например, нет стандарта на типы данных), физическая модель зависит от конкретной реализации СУБД. Следовательно, одной и той же логической модели могут соответствовать несколько разных физических моделей. Если в логической модели не имеет значения, какой конкретно тип данных имеет атрибут, то в физической модели важно описать всю информацию о конкретных физических объектах - таблицах, колонках, индексах, процедурах и т. д.
Физическая модель БД представлена на рисунке 3.5.
Рис. 3.5 Физическая модель данных
Построенные модели облегчат процесс создания базы данных для информационной системы юношеской автомобильной школы. SQL-код можно получить непосредственно из case-средста Erwin.
4.
Реализация
Реализация включает в себя финальный этап разработки информационной системы. На нем выбирается язык программирования и СУБД.
Перед написанием программного кода очень важно описать все алгоритмы работы системы, просчитать все вероятные действия пользователя.
4.1 Выбор языка программирования
Основное достоинство языка программирования Delphiсостоит в объектно-ориентированном представлении. Так же существенно изменился принцип компиляции программ.
Delphi - это комбинация нескольких важнейших технологий: - высокопроизводительный компилятор в машинный код;
- объектно-ориентированная модель компонент;
- визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов;
- масштабируемые средства для построения баз данных.
Основной упор модели в Delphi делается на то,чтобы максимально производительно использовать код. Это позволяет очень быстро разрабатывать приложения, так как уже существуют заранее подготовленные объекты. А так же вы можете создавать свои собственные объекты, без каких-либо ограничений. Язык Delphi - строго типизированный объектно-ориентированный язык, в основе которого лежит хорошо знакомый программистам Object Pascal.
В стандартную поставку Delphi входят основные объекты из 270 базовых классов. На этом языке очень удобно писать, как приложения к базам данных, так даже и игровые программы. Если принять во внимание и удобный интерфейс для создания графических оболочек, то можно с уверенностью заявить что язык Delphi - это очень доступный для понимания, но в то же время и очень мощный язык программирования.
Среди пользователей самой популярной операционной системой является Windows. И для разработчика несомненно очень важно,чтобы писать программы именно для этой оболочки. До недавнего времени практически все программы для этого пакета операционных систем писались на Borland С , который в свое время мог освоить только пользователь с большим опытом программирования и требовал серьезных знаний в теории.
Бурное развитие информационных технологий требовало качественной и быстрой разработке программного обеспечения. Именно для таких разработок проявил себя Borland Delphi и Microsoft Visual Basic. В основе систем быстрой разработки (RAD-систем, Rapid Application Development - среда быстрой разработки приложений) лежит технология визуального проектирования и событийного программирования, и вам не надо будет думать над программным кодом и реализацией стандартных задач, все, что вам требуется - это подключить определенный модуль (в зависимости от задачи) и правильно построить интерфейс программы. Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре “клиент-сервер”. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения (4GL) и в то же время обеспечивает качество кода, характерного для компилятора 3GL. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на Си или ручного написания кода (хотя это возможно). Delphi предназначен не только для программистов-профессионалов, но и для малоопытных в программировании людей. С помощью данного языка программирования можно наиболее просто и эффективно реализовать поставленные задачи.
4.2
Выбор СУБД
Важным шагом в проектировании БД является выбор СУБД. От выбора СУБД зависит качество работы пользователя с данными.
4.2.1 Понятие БД. СУБД и приложения
База данных (БД) представляет собой совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области.
Особенностью БД является тот факт, что она рассчитана на использование при создании различных независимых программ и приложений. В этом основное отличие БД от обычных файлов данных - они используются только в конкретно разработанном для них приложении.
Система управления базой данных - специальная программа и/или пакет программ, которые предназначены для создания, управления работой БД, обеспечения доступа к данным и их централизованного управления.
Приложение представляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. Мы рассматриваем приложения, использующие БД. Приложения могут создаваться в среде или вне среды СУБД - с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД. Приложения, разработанные в среде СУБД, часто называют приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД,- внешними приложениями.
4.2.2 Особенности СУБД Microsoft SQL Server
Важнейшие характеристики СУБД MICROSOFTSQLSERVER- это: 1. Простота администрирования;
2. Возможность подключения к Web;
3. Быстродействие и функциональные возможности механизма сервера СУБД;
4. Наличие средств удаленного доступа.
В комплект средств административного управления данной СУБД входит целый набор специальных мастеров и средств автоматической настройки параметров конфигурации. Также данная БД оснащена замечательными средствами тиражирования, позволяющими синхронизировать данные ПК с информацией БД и наоборот. Входящий в комплект поставки сервер OLAP дает возможность сохранять и анализировать все имеющиеся у пользователя данные.
В принципе, данная СУБД представляет собой современную полнофункциональную база данных, которая идеально подходит для малых и средних организаций. Необходимо заметить, что SQL Server уступает другим СУБД по двум важным показателям: программируемость и средства работы. При разработке клиентских БД приложений на основе языков Java, HTML часто возникает проблема недостаточности программных средств SQL Server и пользоваться этой СУБД будет труднее, если перечисленные языки необходимы. SQL Server функционирует только в среде Windows. Поэтому использование SQL Server целесообразно, по нашему мнению, только если для доступа к содержимому БД используется исключительно стандарт ODBC, в противном случае лучше использовать другие СУБД.
MICROSOFTSQLSERVER относится к классу многопользовательских систем. Данная СУБД развивается и совершенствуются уже в течение многих лет и реализуется как коммерческий программный продукт. Эту СУБД можно характеризовать как основу для промышленных решений в области обработки данных.
Т. к. разрабатываемая информационная система предназначена для небольшой страховой компании с малым количеством сотрудником, то применение СУБД MICROSOFTSQLSERVER будет оптимальным.
4.3
Аппаратные требования
Данная система не требует наличия высокоскоростных рабочих станцийсо стороны клиентов.
Минимальные аппаратные требования для клиента. Для работы клиентской станции достаточно следующей конфигурации: - процессор Pentium 75;
- память 32 Мб;
- VGA совместимый видеоадаптер;
- сетевой адаптер;
- клавиатура;
- манипулятор “Мышь”.
Минимальные аппаратные требования со стороны сервера. Для работы сервера достаточно следующей конфигурации: - процессор Pentium(Celeron) 400;
- память 64 Мб;
- VGA совместимый видеоадаптер;
- сетевой адаптер;
- накопитель на Жестком Магнитном Диске 2 Гб.
5.
Социальная значимость разработки
Необходимым условием борьбы за клиента стало поддержание должного уровня обслуживания, подразумевающего качественное и своевременное выполнение обязательств. Достичь этого без автоматизации бизнес-процессов невозможно.
Информационные технологии сами по себе не являются конкурентным преимуществом, но без их внедрения уже невозможно добиться превосходства над конкурентами. Автошколы, чьи системы автоматизации выстроены качественно, работают более эффективно, их конкурентоспособность выше, поскольку они оперативно вписываются в постоянно меняющиеся реалии современной жизни.
Целью дипломной работы является разработка автоматизированной системы составления расписаний в юношеской автомобильной школе «Светофор».
Основной проблемой в области обучения водительскому мастерству является проблема удержания клиента и привлечения нового. Ее можно решить с помощью автоматизации. За счет: - снижения числа ошибок, обусловленных «человеческим фактором;
- решения проблемы миграции кадров, вместе с которыми порой уходит и значительная часть клиентского портфеля. Раньше, когда инструктора уходили из компании, они, по сути, уводили с собой клиента, унося о нем всю информацию, которая никак не могла быть получена другим способом. Теперь эта информация лежит в базе данных, что позволяет не персонифицировать бизнес с конкретным инструктором и таким образом снизить риски ухода клиента;
- ускоренной обработки данных по клиентскому портфелю, облегчения поиска новых клиентов.
Иногда внедрение ИС означает перетряску организационно-штатной структуры, серьезные изменения в мотивации персонала. А это требует и времени, и усилий, и денежных вложений, которые подчас сопоставимы со стоимостью самого внедрения. Но при внедрении ИС, построенной на основе описанной ранее модели, эти отрицательные факторы практически сойдут на нет.
Использование средств вычислительной техники в производственных процессах, позволило пользователю существенно сократить трудоемкость выполняемых операций. Операции с большими массивами данных, требуют от работника постоянного внимания и усидчивости. Поэтому разработки информационных систем в области составления расписаний повышают производительность рабочего персонала, что напрямую связано с развитием предприятия.
Требования к интеллектуальному, нравственному развитию человека должны существенно возрасти - человеку необходимо "опережать" компьютерный прогресс, выступая "заказчиком" новых компьютерных услуг.
Новый так называемый "безбумажный" этап в развитии социальных коммуникаций позволил существенно увеличить эффективность информационного обмена, снять остроту информационного кризиса, сформировать визуально-образную культуру. Бумага на этом этапе необходима только для воспроизводства визуально оформленных документов. Функции же систематизации, хранения, переработки информации, а также передачи ее на длительные расстояния взяла на себя электронная техника.
Таким образом, использование информационной системы, разработанной на основе модели, позволяет сократить расходы, на управление учреждениями, сокращается время обработки и предоставления информации, что повышает оперативность в принятии решений.
6.
Технико-экономическое обоснование проекта
Необходимо произвести анализ экономической эффективности разработки системы, в современных условиях рыночной экономики, оценить затраты на проектирование. Одним из важнейших моментов при проектировании системы, является обоснование экономической эффективности от внедрения системе [9].
6.1 Расчет интегрального показателя качества
Потребительская ценность продукции зависит не только от эксплуатационных показателей качества, но и от целого ряда других потребительских ценностей, прямо или косвенно характеризующих продукцию. Количественная характеристика одного или нескольких свойств продукции, составляющих ее качество, называется показателем качества продукции [10].
6.1.1 Анализ рынка
Данная система будет пользоваться спросом у малых и средних автошкол, желающих автоматизировать процесс составления расписаний. Автоматизация процесса составления расписаний предоставляет расширенный спектр возможностей, которые вручную выполнить достаточно трудоемко.В связи с массовой автоматизацией предприятий разработка будет актуальна.Подобный программный продукт может быть реализован в единичном экземпляре либо тиражирован и реализован некоторому числу заказчиков. Важным фактором, влияющим на процесс формирования цены, является конкуренция на рынке, необходимость учета которой очевидна.
6.1.2
Выбор системы-аналога
В настоящее время существует масса систем для автоматизации бизнес-процессов составления расписания. Они ориентированы как на небольшие организации, так и на предприятия-гиганты. Я остановил свой выбор на малых учреждениях, в силу причин, описанных ранее.
Первое, на что стоит обратить внимание при изучении системы, это состав ее информационных объектов. Именно они характеризуют информационную мощность системы, т. е. определяют, какими понятиями и с какой степенью детализации можно оперировать при выполнении работ по моделированию.
Для сравнения с разработанной системой, мы выбрали наиболее подходящую по функциональности и общим характеристикам систему. Это система "Ректор ". Именно ее мы будем рассматривать при составлении базы сравнения и вычисления интегрального показателя качества.
В таблице 6.1 приведено сопоставление основных критериев сравнения по 10-бальной шкале разрабатываемой модели информационной системы и существующей системы-аналога.
По данным сравнительной характеристики рассчитаем интегральный технический показатель разрабатываемой системы и выбранного аналога.
Он будет равен: для разрабатываемой системы: ?1 = ? A1iqi = 9,8 для аналога: ?2 = ? A2iqi = 8,5, где A1i и A2i соответствующая характеристика проекта и аналога;qi - весовые коэффициенты.
Полученное значение Ки показывает целесообразность и экономическую эффективность разработки.
6.2 Расчет себестоимости системы
Под разработкой информационной системы будем понимать совокупность работ, которые необходимо выполнить, чтобы разработать программный продукт, выполняющий все описанные на этапе моделирования функции.
Для расчета затрат на этапе проектирования необходимо определить продолжительность каждой работы. Продолжительность работ определяется либо по нормативам (с использованием специальных справочников), либо расчетом с помощью экспертных оценок по формуле (6.1):
, (6.1) где То - ожидаемая длительность работ;Tmin и Тмах - наименьшая и наибольшая, по мнению эксперта, длительность работ.
Все расчеты сведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Определение продолжительности работ
Наименование работ Длительность работ (дней) tmin tmax t0
Ленточный график работ представлен на рисунке 6.1.
Рисунок 6.1 - Ленточный график
Всего было затрачено 99 дней (из них с использованием ЭВМ - 71 день). Себестоимостьразработанной системы рассчитаем по формуле (6.2):
К = Zп Мп Нр, (6.2) где Zп - заработная плата проектировщика на всем этапе проектирования; Мп - затраты на использование ЭВМ на этапе проектирования; Нр - накладные расходы.
Одним из основных видов затрат на этапе проектирования является заработная плата проектировщика, которая рассчитывается по формуле (6.3): Zп = Zд Тп (1 ас /100) (1 ап /100), (6.3) где Zд - дневная заработная плата разработчика на этапе проектирования; ас - единый социальный налог (ЕСН); ап - процент премий.
Формула (6.4) для расчетов затрат на использование ЭВМ на этапе проектирования имеет вид: Мп = См · тм, (6.4) где СМ - стоимость 1 часа машинного времени; ТМ - необходимое для решения задачи машинное время (час).
СМ= 15 руб., ТМ = ТР t, где ТР - время, требуемое на разработку программы; t - количество часов работы с ПП в день.
ТМ = 71 · 4 = 284 ч, МП = 15 · 352 = 4260 руб.
Накладные расходы составляют 10% от заработной платы персонала, занятого эксплуатацией программы, и вычисляются по формуле (6.5): НП = (ZП · 10) / 100, (6.5)
НП = (16466 · 10) / 100 = 1647 руб.
Таким образом, получим себестоимость системы по формуле (6.6): С = Zп Мп Нп, (6.6)
С= 16466 4260 1647 =22373 руб.
Цена разработанной системы вычисляется по следующей формуле (6.7): Ц = С П, (6.7) где П - прибыль разработчика.
Прибыль составляет 5% от себестоимости системы.
Таким образом, цена разработанной системы равна: Ц = С 0,05 · С, Ц = 22373 0,05 · 22373 = 23492 руб.
6.3 Подход к ценообразованию
Управление любым предприятием наряду с множеством проблем, таких, как набор квалифицированного персонала, обеспечение бесперебойной работой имеющегося оборудования, своевременный сбыт продукции, решает еще одну, важнейшую задачу - как добиться прибыльности производства, и более того, как получить максимальную прибыль. Поэтому важным фактором для получения прибыли является выбор рынка сбыта продукции. Как свидетельствует статистика, большинство производимой продукции продается на рынках, имеющих структуру олигополии. Поэтому важно понять механизм получения максимальной прибыли на олигополистическом