37
афишируются предприятиями и, в-третьих, различны по своей архитектуре и
охватываемому комплексу процессов.
1.3.2. Выбор и обоснование стратегии автоматизации задачи
Для реализации разрабатываемой системы автоматической оптимизации
параметров трафика метрополитена необходимы следующие этапы:
1. Анализ деятельности предприятия: данный пункт необходим для
понимания специфики работы предприятия и предполагает сбор общей
информации о функционировании предприятия, в частности область
деятельности, специфику, технико-экономические показатели,
организационную структуру;
2. Анализ общих процессов предприятия, необходимых для
реализации деятельности: необходимо для понимания бизнес-процессов и
предполагает сбор и структурирование информации о внутренних процессах и
их взаимосвязях;
3. Определение и анализ области автоматизации: необходимо для
обозначения места разрабатываемой системы в уже существующих бизнес-
процессах предприятия и предполагает выбор автоматизируемых процессов и
анализ уже существующей системы бизнес-процессов в рамках области
автоматизации;
4. Определение стратегических свойств автоматизированной системы:
необходимо для обозначения перечня целей, поставленных перед системой, и
предполагает анализ области автоматизации;
5. Определение функциональности автоматизированной системы:
необходимо для обозначения задач, которые должна выполнять система, и
предполагает анализ целей, поставленных перед системой;
6. Выбор стратегии автоматизации и стратегии внедрения АС:
необходимо для правильного внедрения системы и предполагает выбор лучшей
стратегии исходя из специфики разрабатываемой системы и функционирования
предприятия, а также всего проведенного ранее анализа собранных данных;
38
7. Формирование проекта: необходимо для дальнейшей проектной
деятельности и предполагает выбор стандарта жизненного цикла проекта;
8. Разработка технического задания проекта: необходимо для
формирования архитектуры и введения в эксплуатацию системы и
предполагает разработку технического задания на основании выбранного
стандарта жизненного цикла и проведенной исследовательской работы.
Для данного проекта подразумевается стратегия автоматизации по
направлениям, поскольку разрабатываемая система затрагивает только
определенные процессы, и участкам, в частности внедрение для отдельных
линий метрополитена.
1.3.3. Выбор и обоснование способа приобретения ИС для автоматизации
комплекса задач
Приобрести АС можно четырьмя способами: покупка готового
продукта, покупка системы и ее доработка, разработка системы внутри
предприятия и разработка системы сторонней фирмой.
Покупка готового продукта позволяет уложиться в минимальный
бюджет, а надежность гарантируется разработчиком, но при этом система
редко отвечает поставленным задачам, поскольку ее невозможно изменить под
собственные бизнес-процессы и поставленные задачи.
Покупка системы и ее доработка также позволяет уложиться в меньший
бюджет и обеспечивает высокую надежность системы, а также позволяет
адаптировать систему под собственные бизнес-процессы и поставленные
задачи.
Разработка системы внутри предприятия предполагает полное
соответствие требованиям к системе, но при этом слабую надежность,
поскольку предприятие изначально не специализируется на разработке
программного обеспечение.
Разработка системы сторонней фирмой предполагает соответствие
требованиям, указанным в техническом задании тендера, и дальнейшую
39
адаптацию силами подрядчика, надежность при этом гарантируется самим
подрядчиком, но основным минусом является дороговизна.
Поскольку для автоматизации выбрано крайне узкое и специфичное
направление, определяемое комплексом поставленных задач и смежных
процессов, единственный способ приобретения такой автоматизированной
системы для предприятия – разработка своего решения. А поскольку требуется
высокая надежность системы и предприятие имеет достаточный бюджет для
оплаты услуг фирмы-подрядчика, то наиболее уместна разработка сторонней
фирмой, выбранной по тендеру (на конкурсной основе).
1.4. Обоснование проектных решений
1.4.1. Обоснование проектных решений по информационному обеспечению
Основным входным и выходным документом является расписание
движения поездов. Побочным выходным документом являются измененные
бланки расписаний, составляемые на основании измененного расписания.
Расписанием движения поездов подтверждаются данные о количестве
поездов на линии, а также их нынешние интервалы движения. Фактические
данные берутся из данных, передаваемых напольным оборудованием. Также из
данных, передаваемых напольным оборудованием, система берет информацию
о максимальных скоростях движения поездов на линии и данные о
фактическом пассажиропотоке для поездов. Из данных, передаваемых от
сервера вестибюля, система берет данные о пассажирском потоке для станций в
целом в текущее время, данные о среднем пассажиропотоке для станции в это
же время в другие дни схожего типа (будний, выходной, праздничный день) и
данные о расстояниях между станциями на линии. Данные о свободных поездах
берутся исходя из данных, получаемых от примыкающим к линиям
электродепо.
Состав входного и выходного документа расписания движения поездов
неизменен, изменяется только содержание, начиная со времени включения
поезда или поездов в действующий подвижной состав линии или исключения
40
поездов, основные реквизиты – номера линий, названия станций и номера
поездов. При этом применяются классификаторы для обозначения линий (01-
15). Вся измененная информация заполняется автоматически на основании
заполненных диспетчеров форм о принятом решении, включающих в себя
изменение количества поездов на линии и изменение интервалов. В
результирующем документе при необходимости изменяется перечень поездов,
в обязательном порядке при изменении параметров трафика метрополитена
изменяются данные о времени прибытия поездов на станции. На основании
полученного расписания автоматически составляются бланки расписаний для
локомотивных бригад.
1.4.2. Обоснование проектных решений по программному обеспечению
Разрабатываемая система должна бесперебойно работать на
операционных системах Microsoft Windows 7 и выше и операционных системах
Astra Linux. Данное требование обусловлено используемым в организации
программным обеспечением. Также разрабатываемая система должна быть
спроектирована для работы с СУБД Oracle Database Enterprise Edition, также
применяемой в организации. Таким образом, перечень программного
обеспечения, с учетом которого должна быть разработана система,
предполагает отсутствие затрат на закупку лицензий для дополнительного
программного обеспечения и, как следствие, минимизацию затрат на
инсталляцию автоматизированной системы, при этом, в случае необходимости,
допустима модернизация с повышением мощностей станционных
вычислительных машин.
Для разработки автоматизированной системы будет применяться
преимущественно структурное модульное проектирование с применением
объектно-ориентированного программирования для разработки
пользовательского интерфейса, поскольку в разрабатываемой системе упор
сделан именно на вычислительную часть и алгоритмизацию. Далее, чтобы
определиться с используемым языком программирования, максимально
41
подходящим для решения поставленной задачи, в таблице 4 приведено
сравнение компилируемых языков программирования, которые могут отвечать
поставленной задаче, то есть автоматизации конкретного узкого процесса при
обязательном наличии пользовательского интерфейса, под что подходят языки
высокого уровня. Выборка языков состоит из языков LISP, C++, C#, Java, Rust,
Delphi, Python (компилируемая интерпретация). Критериями являются:
подходы к программированию, кроссплатформенность, производительность,
применение (ориентированность языка), читабельность, типизация, работа с
памятью, обработка исключительных ситуаций, сложность разработки. Из
выбранных критериев критерий подходов к программированию определяет то,
под какие задачи заточен язык, кроссплатформенность в контексте
рассматриваемой задачи определяет, допустим ли язык при необходимости
использования программы как на Windows, так и на Linux, критерий
применения определяет сферы, под которые наиболее заточен язык,
читабельность языка влияет на простоту дальнейшей поддержки уже
написанного кода, типизация влияет на надежность разрабатываемой системы и
ее скорость работы, работа с памятью влияет на требования к техническому
обеспечению, обработка исключительных случаев также влияет на надежность,
сложность разработки влияет на затраты по времени и, соответственно,
стоимость проекта.
42
Таблица 4
Язык
Критерий
LISP
C++
C#
Java
Rust
Delphi
Python
Подход
Мультипара-
дигмальный
Мультипара-
дигмальный
язык
Мультипарадиг-
мальный язык
Мультипара-
дигмальный
(в осн. ООП)
Мультипара-
дигмальный
язык
Мультипара-
дигмальный
язык
Мультипара-
дигмальный
язык
Кроссплатф
орменность
Да
Да
Да, но ориенти-
рованность на
Windows
Да
Да
Да, но
ориентиро-
ванность на
Windows
Да
Применение
Универсален
Прикладное ПО,
ОС, игры,
драйверы,
высокопроизво
дительные
серверы
Приложения для
Windows, преи-
мущественно
Enterprise
Преимущес-
твенно
Enterprise
Информаци-
онная безо-
пасность,
низкоуров-
невое ПО
Прикладное
ПО (преиму-
щестенно для
Windows)
Универсален
Читабель-
ность
Средняя
Зависит от
программиста
Высокая
Высокая
Низкая
Высокая
Высокая
Сложность
разработки
Высокая
Высокая
Низкая
Низкая
Очень
высокая
Низкая
Низкая
Производит
ельность
Низкая при
использовании
ООП
Высокая
Средняя
Низкая
Высокая
Низкая
Низкая
Работа с
памятью
Автоматическая
Полная
Упрощенная
Упрощенная
Ориентир. на
безопасность
Упрощенная
Опционально
Типизация
Динамическая
Статическая
Статическая
Статическая
Опционально
Статическая
Динамическая
Обработка
исключи-
тельных
ситуаций
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
43
Для проектирования функциональной части системы будет использован
язык программирования C++. Как следствие, необходима инсталляция
специализированного программного обеспечения – кроссплатформенных
пакетов .NET Core, инсталляция которых возможна как на Windows, так и на
Linux. Данный выбор обоснован, в первую очередь, высокой
производительностью и безопасностью и, во вторую очередь, отсутствием
неоправданных затрат времени и сил на разработку системы. Также важным
аспектом является наличие включаемых библиотек математической статистики
для анализа данных. Таким образом, выбор данного инструментального
средства для разработки полностью удовлетворит поставленным перед
системой задачам.
1.4.3. Обоснование конкретных решений по техническому обеспечению
Предполагается, что для технического обеспечения проекта будут
задействованы исключительно автоматизированные рабочие места диспетчеров
и станционные вычислительные машины. Как следствие, исходя из описанной
технической архитектуры предприятия, используемые для решения
поставленных задач ЭВМ относятся к типу мини-ЭВМ. Для получения
измененных в ходе работы программы документов в виде измененных
расписаний движения поездов и бланков расписаний предполагается
использование принтера или МФУ.
Разрабатываемая система должна иметь минимальные требования к
конфигурациям ЭВМ, не превышающие описанные ниже в таблице 5.
Таблица 5
№
п/п
Компонент
конфигурации
Минимальные требования
1
Процессор
двухъядерный 1,6Ghz с архитектурой x86-64
2
Оперативная память
2 Gb DDR2
3
Графическая плата
Intel HD Graphics
4
Накопитель
HDD 128Gb SATA 2
5
Сетевая карта
Ethernet 10/100 Mbps
6
Устройства ввода
Клавиатура, мышь
44
7
Устройства вывода
Принтер, монитор с разрешением 1280х720
Конфигурации имеющихся в эксплуатации на предприятии ЭВМ,
используемых в рамках рассматриваемой задачи, описаны ниже в таблице 6.
Таблица 6
№
п/п
Компонент
конфигурации
Характеристики
1
Процессор
двухъядерный 3,2Ghz с архитектурой x86-64
2
Оперативная память
2 Gb DDR3
3
Графическая плата
Intel HD Graphics 610
4
Накопитель
HDD 500Gb SATA 3
5
Сетевая карта
Ethernet 10/100 Mbps
6
Устройства ввода
Клавиатура, мышь
7
Устройства вывода
МФУ Ricoh, монитор с разрешением 1600х900
Конфигурации имеющихся ЭВМ полностью отвечают перечисленным
выше минимальным требованиям к техническому обеспечению. Таким
образом, для реализации проекта отсутствует необходимость менять,
модернизировать или докупать дополнительные технические средства,
поскольку вычислительных мощностей уже имеющихся ЭВМ достаточно для
развертывания и корректной работы разрабатываемой системы.
45
2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Разработка проекта автоматизации
2.1.1. Этапы жизненного цикла проекта автоматизации
Поскольку данная автоматизированная система разрабатывается для
предприятия, являющегося государственным, разработка будет вестись в
соответствии со стандартом жизненного цикла, предусмотренного ГОСТ 34.
Жизненный цикл соответствует каскадной модели и включает в себя
следующие стадии:
1. Формирование требований к автоматизированной системе.
Целью стадии является проведение исследования объекта
автоматизации путем сбора и анализа данных об организации,
включая анализ автоматизированных систем, уже эксплуатируемых
на предприятии, и создание аналитического отчета, содержащего
основные технологические и технико-эксплуатационные
характеристики предприятия, основные требования пользователя к
автоматизированной системы, степень внедрения и рекомендации по
внедрению системы, область применения системы, обоснование
экономической эффективности создания системы, прогнозы и
предположения о развитии объекта исследования.
Ко входной информации на данной стадии относятся документация о
режиме работы предприятия, в том числе устав и регламенты,
различные нормативно-правовые акты, данные об эксплуатируемых
на предприятии автоматизированных системах в рамках объекта
автоматизации, функциональные и пользовательские требования к
автоматизированной системе.
Результат данной стадии – оформление аналитического отчета
(научно-исследовательской работы) и оформление заявки на
разработку автоматизированной системы (тактико-технического
задания).
46
2. Разработка концепции автоматизированной системы.
Целью стадии является анализ объекта автоматизации, путей и
возможностей реализации пользовательских требований,
оформление и утверждение соответствующих научно-
исследовательских работ, разработка концепций
автоматизированной системы, планов их реализации, оценка
затрачиваемых на них ресурсов, оценка их преимуществ и
недостатков, определение оценки качества и условий приемки.
Входная информация включает в себя оформленные и утвержденные
на этой стадии научно-исследовательские работы.
Результат стадии – научно-исследовательские работы, касающиеся
объекта автоматизации, несколько вариантов концепций
автоматизированной системы, соответствующих требованиям
пользователя, отчет по проделанным работам с описанием и
обоснованием предлагаемого варианта концепции
автоматизированной системы.
3. Техническое задание.
Цель стадии – определение требований, порядка разработки и
развития автоматизированной системы посредством разработки и
согласования технического задания.
Входная информация включает в себя результаты научно-
исследовательской деятельности, проводимой на предшествующих
стадиях.
Результат стадии – утверждение технического задания.
4. Эскизный проект.
Цель стадии – определение функций автоматизированной системы,
ее подсистем, состава задач, концепции информационной базы (базы
данных), ее структуры и функций управления, состав
вычислительной системы, разработка и согласование