Дипломный проект "Информационная система расчета нагрузки преподавателей и составления расписания" (программный комплекс на C#)
Эскиз технического задания на автоматизированн ую систему (ГОСТ 34.602-89)
5.1 Назначение и цели создания системы
Функциональным назначением системы является автоматизированн
Данная система позволит сэкономить время, затрачиваемое специалистом на расчет нагрузки каждого преподавателя и составление расписания.
Конечными пользователями системы являются преподаватели и сотрудники кафедры АСУ.
5.1.1 Назначение, сфера функционирования АС. Вид автоматизируемой деятельности
Данная система предназначена для расчета индивидуальной нагрузки преподавателей и составления расписания с учетом временных ограничений преподавателя. Сфера функционирования данной системы - кафедра автоматизированн
5.1.2 Цели создания АС и показатели эффективности функционирования объекта автоматизации, которые должны быть достигнуты в результате создания АС
Целью разработки является получение полноценного программного продукта, позволяющего организовать автоматизированн
5.2 Требования к системе в целом
5.2.1 Описание общей функциональной структуры АС с указанием назначения и основных характеристик подсистем, требований к способам и средствам обмена информацией между ними и со смежными системами
Система расчета нагрузки и составления расписания должна представлять собой единый модуль, содержащий несколько подсистем, решающих различные подзадачи. Рассмотрим эти подсистемы:
-
подсистема ввода исходных данных: обеспечивает ввод исходных данных (данных, взятых из учебных планов, данных полученные от преподавателей, для составления расписания). Подсистема реализует три основные функции: загрузка данных для расчета нагрузки; ввод данных для расчета нагрузки (настройка связей «преподаватель-д
исциплина», которой нет в существующей информационной системе); ввод данных для составления расписания. Загрузка данных осуществляется посредством считывания их файлов формата «*.xls», либо считывания данных из файлов формата «*.xml», в которые выгружены данных таблиц БД ЕИС ЛГТУ. Пользователь выбирает в системе меню необходимые ему действия, а АС адекватно на них реагирует. Входной информацией для расчета нагрузки является xls-файл с данными или xml-файл с данными. Если данные загружаются из xls-файла, их наименования соответствуют наименования полей соответствующей таблицы из xls-файла c рабочим учебным планом, а тип определяется назначением. В частности, наименования являются символьными строками, номера семестров, количество часов на разные виды занятий и т.п. – имеют целый тип. Если данные для расчета нагрузки загружаются из xml-файлов, они берутся из таблиц, описания которых представлены на рис. 7-16 п. 4.3, а также некоторых вспомогательных таблиц. Функция ввода данных для расчета нагрузки реализует интерфейс ввода пользователем информации о связях «преподаватель-д исциплина», о количестве ставок, которые занимает преподаватель, его фамилии, имени и отчестве, его должности. Функция ввода данных для составления расписания реализует интерфейс ввода пользователем информации о предпочтениях преподавателей в виде дней недели и часов, в которые они имеют или не имеют возможность проводить занятия;
- подсистема авторизации и администрировани
- подсистема обработки данных. Данная подсистема включает в себя следующие функции: расчет индивидуальной нагрузки преподавателей и составление расписания. Если данные для расчета нагрузки загружаются из xls-файла, их наименования соответствуют наименования полей соответствующей таблицы из xls-файла c рабочим учебным планом, а тип определяется назначением. В частности, наименования являются символьными строками, номера семестров, количество часов на разные виды занятий и т.п. – имеют целый тип. Если данные для расчета нагрузки загружаются из xml-файлов, они берутся из таблиц, описания которых представлены на рис. 7-16 п. 4.3, а также некоторых вспомогательных таблиц. Входными данными для расчета нагрузки являются, в частности, форма обучения, наименование дисциплины, вид дисциплины [1 – обязательная, 2 – элективная (по выбору), 3 – факультативная, 4 – физкультура, 9 - элективная (по выбору)], группа, количество студентов, номер семестра, тип дисциплины (лекция, лабораторная, практика и т.д), вид задания (1 – ИДЗ, 2 – курсовая работа, 3 – курсовой проект). Выходные данные – информация о рассчитанной нагрузке, в том числе нагрузка первой половины дня (проведение лекций, практик, лабораторных занятий, семинарских, руководство практикой и дипломным проектированием)
- подсистема формирования отчетов. Главная функция подсистемы – формирование таких отчетов, как нагрузка преподавателей, составленное расписание, общая нагрузка преподавателей. Входные и выходные данные отчетов о нагрузке и расписании описаны в подсистеме выше. Входными данными отчета об общей нагрузке преподавателей являются результаты расчета нагрузки, информация о количестве занимаемых ставок, а выходными данными – фамилии и инициалы преподавателей, информация об их нагрузке для первой и второй половин дня, степени загруженности.
- подсистема визуализации. Предназначена для наглядного представления расчетов выше описанных модулей. В качестве входных данных используются данные, полученные в результате работы выше описанных модулей.
Данная функция выполняет следующие действия:
-
визуализация отчета рассчитанной нагрузки;
-
визуализация отчета составленного расписания;
-
визуализация отчета о списках преподавателей читающих дисциплин на выбранном курсе.
5.2.2 Описание требований к численности и квалификации персонала (пользователей) АС, режиму работы персонала
Для эксплуатации проектируемой системы необходим оператор ЭВМ, имеющий опыт работы в операционной системе MS Windows. Оператор должен быть знаком с общими принципами функционирования системы. В качестве оператора вполне может выступать непосредственно специалист, использующий систему, после некоторого обучения. Разрабатываемая автоматизированн
5.2.3 Описание состава и количественных значений показателей надежности для системы в целом и ее подсистем
Надежность системы определяется долговечностью, безотказностью и ремонтопригоднос
Разрабатываемая подсистема должна быть обслуживаемой системой, рассчитанной на длительное применение. Работоспособност
Надежность системы определим, как свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировани
Для любой автоматизированн
-
технических средств;
-
программного обеспечения;
-
персонала.
Для комплекса технических средств определим показатель надёжности – средняя наработка на отказ. К техническим средствам относится персональный компьютер, на котором установлена данная система. Средняя наработка на отказ должна составлять не менее 5 лет и определяется естественно ограниченным сроком службы средств вычислительной техники.
К программному обеспечению помимо, системы оценки экономической эффективности повышения качества продукции, относится также операционная система. Для этих средств целесообразно в качестве показателей надёжности принять коэффициент готовности 0,95 и среднее время восстановления 3 минуты (время перезагрузки компьютера).
Разрабатываемое программное обеспечение должно подвергнуться всестороннему тестированию. В случае выявления ошибок и сбоев, их необходимо устранить, чтобы коэффициент готовности подсистем и системы в целом был максимально приближен к 1.
5.2.4 Описание требований по безопасности
Требования по безопасности при монтаже, эксплуатации, обслуживанию и ремонту технических средств автоматизированн
– для средств вычислительной техники – по ГОСТ 25861-83,
– для прочих электротехническ
Технические средства должны иметь зануление или защитное заземление в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81.
Технические средства должны быть установлены так, чтобы обеспечивалась их безопасная эксплуатация и техническое обслуживание.
Комфортные условия обитаемости персонала должны соответствовать действующим санитарным нормам:
-
предельно допустимые условия обитаемости по ГОСТ 12.1.005-76;
-
уровни опасных и вредных производственных факторов – по ГОСТ 12.0.003-74.
Общие требования к микроклимату рабочих помещений должны соответствовать ГОСТ 12.1.005-85, по вибрации – ГОСТ 12.1.012-78. Уровни шума и звуковой мощности в местах нахождения персонала не должны превышать значений, установленных ГОСТ 12.1.003-83, ГОСТ 12818-88, санитарными нормами, при этом должны быть учтены уровни шумов и звуковой мощности, создаваемые всеми источниками, в том числе и акустическими средствами передачи данных.
Уровень освещенности рабочего места должен соответствовать санитарным нормам.
5.2.5 Описание требований по эргономике и технической эстетике
Общие эргономические требования, регламентирующие организацию рабочего места- по ГОСТ 23000-78.
Общие требования по взаимному расположению средств отображения информации, органов управления и средств связи в пределах рабочего места по ГОСТ 22269-76, в том числе пультов- ГОСТ 23000-78.
Общие эргономические требования к креслам операторов- ГОСТ 21889-76.
5.2.6 Описание требований по условиям и режимам эксплуатации системы, в том числе виды и периодичность обслуживания технических средств АС; параметры сетей электроснабжения ;
Климатические условия эксплуатации
Климатические условия эксплуатации, при которых должны обеспечиваться заданные характеристики, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к техническим средствам в части условий их эксплуатации.
Технические средства системы снабжаются электроэнергией через сеть напряжением 220В. Требования по обеспечению безопасности при монтаже, наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте технических средств системы должны соответствовать СанПиН 2.2.2.542-96. Все внешние элементы технических средств системы, находящиеся под напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения, а сами технические средства должны иметь зануление и защитное заземление в соответствии с требованиями ПУЭ-85. Технические средства системы должны быть установлены так, чтобы обеспечивалась их безопасная эксплуатация и техническое обслуживание. Для защиты обслуживающего персонала от поражения током в помещениях должно быть защитное заземление, соединяемое с нейтралью трансформатора, питающего эти помещения.
Виды обслуживания.
Технические средства системы подлежат периодическому обслуживанию. Регламентные работы с отключением отдельных устройств (принтера, клавиатуры, дисплея и т.д.) могут выполняться после переключения на резервное оборудование или в период простоя автоматизированн
Объем, содержание и временной график проведения регламентных работ должны определяться требованиями технических инструкций по эксплуатации и обслуживанию отдельных технических средств автоматизированн
Качество электроэнергии, вводимой в помещение, должно удовлетворять ГОСТ 13109-67. В помещение вводится однофазное напряжение переменного тока 220 В (фаза и ноль) частотой 50 Гц.
Допустимы колебания напряжения 10-15% от номинального; не допустимы импульсные изменения напряжения. Кабели подвода электропитания к техническим средствам АСОК должны быть проложены в скрытом виде: в кабельных каналах-шахтах, межстенных полостях.
Необходимое количество и квалификация персонала
Для эксплуатации проектируемой системы необходим оператор ЭВМ, имеющий опыт работы в операционной системе MS Windows. Оператор должен быть знаком с общими принципами функционирования системы. В качестве оператора вполне может выступать непосредственно специалист, использующий систему, после некоторого обучения. Разрабатываемая автоматизированн
5.2.7 Описание требований по сохранности информации при авариях и отказах технических средств, в том числе при потере питания и к защите информации от несанкционирован ного доступа
Время восстановления после отказа
Время восстановления после отказа, вызванного сбоем электропитания технических сред
Время восстановления после отказа, вызванного неисправностью технических средств, фатальн
5.3 Требования к функциям
В состав проектируемой автоматизированн
-
функция загрузки и хранения данных
-
функция расчета нагрузки
-
функция составления расписания
-
функция формирования отчетов.
Система расчета нагрузки и составления расписания должна представлять собой единый модуль, содержащий несколько подсистем, решающих различные подзадачи. Рассмотрим эти подсистемы:
-
подсистема ввода исходных данных: обеспечивает ввод исходных данных (данных, взятых из учебных планов, данных полученные от преподавателей, для составления расписания). Подсистема реализует три основные функции: загрузка данных для расчета нагрузки; ввод данных для расчета нагрузки (настройка связей «преподаватель-д
исциплина», которой нет в существующей информационной системе); ввод данных для составления расписания. Загрузка данных осуществляется посредством считывания их файлов формата «*.xls», либо считывания данных из файлов формата «*.xml», в которые выгружены данных таблиц БД ЕИС ЛГТУ. Пользователь выбирает в системе меню необходимые ему действия, а АС адекватно на них реагирует. Входной информацией для расчета нагрузки является xls-файл с данными или xml-файл с данными. Если данные загружаются из xls-файла, их наименования соответствуют наименования полей соответствующей таблицы из xls-файла c рабочим учебным планом, а тип определяется назначением. В частности, наименования являются символьными строками, номера семестров, количество часов на разные виды занятий и т.п. – имеют целый тип. Если данные для расчета нагрузки загружаются из xml-файлов, они берутся из таблиц, описания которых представлены на рис. 7-16 п. 4.3, а также некоторых вспомогательных таблиц. Функция ввода данных для расчета нагрузки реализует интерфейс ввода пользователем информации о связях «преподаватель-д исциплина», о количестве ставок, которые занимает преподаватель, его фамилии, имени и отчестве, его должности. Функция ввода данных для составления расписания реализует интерфейс ввода пользователем информации о предпочтениях преподавателей в виде дней недели и часов, в которые они имеют или не имеют возможность проводить занятия;
- подсистема авторизации и администрировани
- подсистема обработки данных. Данная подсистема включает в себя следующие функции: расчет индивидуальной нагрузки преподавателей и составление расписания. Если данные для расчета нагрузки загружаются из xls-файла, их наименования соответствуют наименования полей соответствующей таблицы из xls-файла c рабочим учебным планом, а тип определяется назначением. В частности, наименования являются символьными строками, номера семестров, количество часов на разные виды занятий и т.п. – имеют целый тип. Если данные для расчета нагрузки загружаются из xml-файлов, они берутся из таблиц, описания которых представлены на рис. 7-16 п. 4.3, а также некоторых вспомогательных таблиц. Входными данными для расчета нагрузки являются, в частности, форма обучения, наименование дисциплины, вид дисциплины [1 – обязательная, 2 – элективная (по выбору), 3 – факультативная, 4 – физкультура, 9 - элективная (по выбору)], группа, количество студентов, номер семестра, тип дисциплины (лекция, лабораторная, практика и т.д), вид задания (1 – ИДЗ, 2 – курсовая работа, 3 – курсовой проект). Выходные данные – информация о рассчитанной нагрузке, в том числе нагрузка первой половины дня (проведение лекций, практик, лабораторных занятий, семинарских, руководство практикой и дипломным проектированием)
- подсистема формирования отчетов. Главная функция подсистемы – формирование таких отчетов, как нагрузка преподавателей, составленное расписание, общая нагрузка преподавателей. Входные и выходные данные отчетов о нагрузке и расписании описаны в подсистеме выше. Входными данными отчета об общей нагрузке преподавателей являются результаты расчета нагрузки, информация о количестве занимаемых ставок, а выходными данными – фамилии и инициалы преподавателей, информация об их нагрузке для первой и второй половин дня, степени загруженности.
- подсистема визуализации. Предназначена для наглядного представления расчетов выше описанных модулей. В качестве входных данных используются данные, полученные в результате работы выше описанных модулей.
Данная функция выполняет следующие действия:
-
визуализация отчета рассчитанной нагрузки;
-
визуализация отчета составленного расписания;
-
визуализация отчета о списках преподавателей читающих дисциплин на выбранном курсе.
5.4 Требования к видам обеспечений
5.4.1 Требования к математическому обеспечению
Математическое обеспечение АС представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов для обработки информации и решения задач моделирования с применением ЭВМ. Описание используемых математических моделей представлено в п. 4.1.
5.4.2 Требования к информационному обеспечению
Информационное обеспечение системы должно быть достаточным для выполнения всех функций системы. Организация внутримашинного информационного обеспечения , включающее базу данных, должно быть сформировано таким образом, чтобы была возможной загрузка данных из ЕИС ЛГТУ [рис.7-16]. Информационная база системы должна включать такое количество информационных массивов, которое необходимо для хранения и обработки всей совокупности данных используемых в ходе решения задачи.
Организация внемашинного информационного обеспечения должна обеспечивать достоверность, однозначность, своевременность и непротиворечивос
Форма представления результатов обработки информации в системе должна соответствовать типовым формам, принятым в соответствующей документации.
Представление выходных результатов работы системы должно быть организовано в виде наглядных таблиц, графиков.
Средства и алгоритмы хранения и обработки данных в системе должны обеспечивать необходимую точность и быстродействие выполнения всех информационных функций.
Защита данных от разрушения при авариях, приводящих к потере данных на носителях, производится с помощью периодически повторяемой процедуры резервного копирования. После восстановления работоспособност
Защита данных от разрушения при сбоях в электропитании производится путем сведения аварийной ситуации сбоя в подаче электроэнергии, приводящей при проведении операции ввода-вывода к потере информации, которая подвергалась обмену, а также информации, находившейся в буферах, и, кроме того, может привести к разрушению магнитного слоя на магнитных носителях, в результате их аварийного останова; к нештатной ситуации, требующей сохранения всей оперативной информации. Это осуществляется с помощью использования специализированн
Эти устройства называются блоками бесперебойного питания (UPS).
UPS обеспечивает работу компьютера после прекращения поступления электропитания в течение времени, необходимого для завершения операции ввода-вывода, сброса буферов, а также протокольных мероприятий выхода из системы (при необходимости).
Процедуры резервного копирования обеспечивают корректное хранение информационного обеспечения и восстановления данных, зависит от частоты резервного копирования модулей информационного обеспечения, величины этих модулей, а также от периодичности полного копирования всех обновляемых данных:
Pnb=F(Gpk, Vm, Tnk, E), (10)
где Pnb – вероятность полного восстановления информационной базы;
Gpk – частота резервного копирования;
Vm – объем модулей, на которые разбиты данные, которые подлежат сохранению за один сеанс резервного копирования;
Tnk – время, через которое рекомендуется сбрасывать на внешний накопитель весь массив имеющихся данных;
E – вероятность ошибки при операции ввода-вывода во время процедуры резервного копирования.
Увеличение Pnb ведет к большой загруженности ресурсов компьютера, уменьшение – к увеличению опасности частичной или полной потери обновляемой информации.
Контроль информации должен осуществляться лицами, имеющими определенный уровень значимости (приоритета) при работе с автоматизированн
5.4.3 Требования к лингвистическому и программному обеспечению
Лингвистическое обеспечение АС должно быть достаточным для создания и нормальной работы системы в целом и подсистемы расчета нагрузки и составления расписания. Взаимодействие оператора с системой должно быть организованно в диалоговом режиме посредством дружественного интерфейса, обеспечивающий понятный доступ ко всем функциям системы.
Управление системой осуществляется с помощью клавиатуры для ввода данных и манипулятора типа «мышь» для перемещения по полям, закладкам, таблицам и т. п.
Программное обеспечение АС должно выполнять следующие требования к качеству программных средств, способам его обеспечения и контроля (ГОСТ_28195-89, 28806-90):
-
выполнение всех функций, реализуемых с участием программируемых средств вычислительной техники;
-
средства организации всех требуемых процессов обработки данных;
-
необходимый контроль вводимой информации, в том числе проверки на наличие запрещенных кодовых комбинаций, логическую непротиворечивос
ть отдельных данных, соответствия полей и данных введенных в них; -
удовлетворение требования общей правильности, которое будет проверяться контрольными примерами. Правильность функционирования системы также может быть проверена двухэтапным доказательством правильности, когда сначала доказывается правильность выполнения отдельных подзадач, а затем правильность их взаимодействия в системе;
-
отсутствие зацикливаний, ошибочных остановок и аварийных выходов во время работы системы;
5.4.4 Требования к техническому обеспечению
Состав и структура используемых технических средств должны обеспечивать:
-
реализацию всех функций;
-
возможность модернизации и развития пакета программ;
-
взаимозаменяемос
ть одноименных технических средств без каких-либо изменений или регулировок в остальных устройствах.
Минимальный состав технических средств:
-
ОЗУ не менее 512 Мб, что вызвано использованием ОС Windows XP/Vista/Seven.
-
SVGA - адаптер и монитор обеспечат необходимое разрешение для обеспечения визуализации текстовой и графической информации;
-
НЖМД - для хранения файлов операционной системы и данной информационной системы объемом не менее 30 Гб.
-
Клавиатура - англо-русский тип клавиатуры, 101 клавиша.
-
В случае использования архитектуры “клиент-сервер” – необходимое сетевое оборудования (сетевой адаптер или модем).
-
Манипулятор типа "мышь". Для обеспечения простого дружественного диалога пользователя с системой без специальной длительной подготовки.
Размещение технических средств должно производиться с учетом правил техники безопасности, условий эксплуатации, требований норм технической эстетики и других руководящих и нормативных документов.
Энергопитание средств вычислительной техники должно быть обеспечено в соответствии с требованиями ее технической эксплуатации.
5.4.5 Требования к организационному обеспечению
Требования к организации входных данных
Входные данные программы должны быть организованы в виде вводимого в специальную форму текста или файла, соответствующего определенному шаблону. Данные, вводимые вручную проверяются на корректность после попытки сохранения; данные, вводимые из файла, проверяются в ходе анализа и размещения файла. Файлы указанного формата должны размещаться (храниться) на локальных или съемных носителях, отформатированны
Требования к организации выходных данных
Выходные данные программы должны быть организованы в виде отчетов или таблиц. Отчеты делятся на несколько групп по предназначению определенной группе пользователей. Доступ к таблицам зависит и от принадлежности пользователя к определенной группе пользователя с теми или иными правами.
Требования к временным характеристикам
Требования к временным характеристикам зависит от выполняемой задачи. При формировании отчета временные рамки увеличиваются пропорционально обрабатываемым данным.
5.4.6 Требования к метрологическому обеспечению
Разрабатываемая система при своём функционировании не использует измерительные каналы, поэтому рассмотрение данного пункта не является целесообразным.