37
Таблица 7.
Экранные формы приложения «Her.watchman»
№
Экранная форма
Назначение
1
Заставка
Форма, возникающая при запуске приложения и по
истечению таймера неактивности пользователя.
Служит для сокрытия данных до ввода пароля
2
Главное меню
Область в верхней части окна приложения,
предназначенная для выбора функции. Содержит
панель инструментов
3
Редактор событий
Форма для редактирования таблицы событий
4
Сотрудники
Редактор списка сотрудников предприятия
5
График отпусков
Редактор графика отпусков сотрудников
6
График
нетрудоспособности
Редактор графика нетрудоспособности
сотрудников
7
Табель учета рабочего
времени
Форма для отображения табеля учета рабочего
времени сотрудников
8
Помощь
Форма для справок, представляет собой окно help-
файла в формате .chm
9
Настройка
Форма для настройки параметров приложения
В рамках задачи автоматизации использование общегосударственных
или отраслевых классификаторов не предусмотрено.
Организацию информационной базы (ИБ) можно реализовать при
помощи локальных файлов, а также посредством СУБД.
Если применяется файловая организация ИБ, база размещается на одном
персональном компьютере и доступ к ней реализуется при помощи
стандартных методов операционной системы. Такой способ организации ИБ
имеет весьма высокую скорость обработки данных. Недостаток такой
организации – вынужденное дублирование данных в ИС, часто приводящее к
их рассогласованию в разных приложениях.
Интегрированная организация ИБ подразумевает использование
специализированного ПО в виде системы управления базы данных (СУБД),
позволяющей обеспечить централизацию управления данными.
В информационной системе «Геркулес 04», частью которой является
разрабатываемый модуль «Her.watchman-04», используется сервер базы данных
под управлением Microsoft SQL Server 2017. Так как планируется дальнейшее
использование базы сотрудников предприятия системой в иных целях, для
38
организации ИБ целесообразно использовать уже имеющиеся средства.
1.4.2. Обоснование проектных решений по программному обеспечению
Наличие терминала «ATL-31 Watchman» в составе разрабатываемого
модуля подразумевает разработку двух типов программного обеспечения:
1. Встроенного программного обеспечения терминала;
2. Приложения для рабочей станции.
Встроенное программное обеспечение предназначено для управления
терминалом «ATL-31 Watchman». Данное ПО должно быть выполнено на языке
Си с использованием ассемблерных вставок. Это обусловлено весьма малым
объемом flash-памяти (16 кб) микроконтроллера ATMega16, на базе которого
выполнено устройство [14]. Согласно ГОСТ 28397-89, язык Си, по его
признакам, классифицируется как компилируемый процедурный язык
программирования высокого уровня [2]. Несмотря на это, данный язык,
благодаря компилятору, способен решать задачи на нижнем уровне [4]. Как
правило, программы для данной архитектуры микроконтроллеров
представляют собой набор последовательных инструкций для процессора и не
нуждаются в наличии какой-либо ОС [7].
Программное обеспечение КИС «Геркулес 04» построено на
архитектуре .NET Framework, а проектируемый модуль является неотъемлемой
частью вышеуказанной КИС. В связи с данным обстоятельством, в качестве
операционной системы для рабочей станции следует использовать MS Windows
10, а в качестве СУБД для данного модуля следует использовать уже
применяемую на предприятии Microsoft SQL Server 2017. По этой же причине,
приложение для рабочей станции целесообразно выполнить на языке C#,
который, согласно ГОСТ 28397-89, классифицируется как объектно-
ориентированный язык программирования высокого уровня [2].
В силу того, что объем встроенного программного обеспечения
терминала «ATL-31 Watchman» позволяет производить его написание одним
разработчиком, а выбранный из-за платформенных ограничений язык
программирования (Си), является процедурным языком программирования,
подразумевается процедурный метод проектирования данного терминала.
39
Напротив, при разработке приложения Her.watchman для рабочей станции
целесообразно применить объектно-ориентированный подход, так как это
позволит выполнять написание кода программы командой разработчиков, а
выбранный язык программирования (C#) поддерживает объектно-
ориентированную парадигму.
1.4.3. Обоснование проектных решений по техническому обеспечению
Техническим обеспечением ИС (ТО) называется совокупность средств,
обеспечивающих работу ИС на аппаратном уровне, документация на данные
средства и осуществляемые ими технологические процессы.
Аппаратная часть проектируемого модуля «Her.watchman-04» должна
состоять из следующего оборудования:
1. Терминал «ATL-31 Watchman»;
2. Рабочая станция – HP ENVY 17 Notebook PC;
3. Сервер базы данных HP ProLiant ML310e Gen8 v2.
4. Сетевое хранилище QNAPv4BAY NO HDD TS-431X-2G.
Иное оборудование, не участвующее непосредственно в задаче
автоматизации в рамках данной ВКР, не учитывается.
Терминал «ATL-31 Watchman», как сказано ранее, представляет собой
разрабатываемое компанией «Атлант ЛТД» устройство, на базе
микроконтроллера ATMega16. Выбор данного микроконтроллера обусловлен
относительной простотой задач для проектируемого терминала, а именно:
регистрации событий, их обработки и последующей передачи обработанных
данных на рабочую станцию. Для этих целей, вполне достаточно 8-битной
архитектуры микроконтроллера. Регистрация событий должна производиться с
использованием ID-карт, считываемых сенсором RFID RC522, либо ручного
ввода при помощи кнопочной клавиатуры. При возникновении какого-либо
события, данное устройство должно передавать о нем сигналы на рабочую
станцию посредством аппаратного универсального асинхронного
приемопередатчика UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter),
встроенного в данный микроконтроллер [14]. В связи с отсутствием прямой
аппаратной возможности передачи информации посредством шины USB, для
подключения терминала к рабочей станции, в качестве преобразователя
40
сигнала UART - USB, следует использовать микросхему FT232R [13]. Питание
устройства должно осуществляться при помощи импульсного блока питания,
обеспечивающего выходное напряжение 12В мощностью до 250Вт.
В качестве рабочей станции, целесообразно использовать уже
имеющееся в распоряжении начальника цеха оборудование, а именно –
персональный компьютер HP ENVY 17-j005er Notebook PC, подключенный к
информационной сети предприятия посредством Wi-Fi соединения, который
имеет следующие технические характеристики, представленные в таблице 8:
Таблица 8.
Технические характеристики персонального компьютера
HP ENVY 17-v Notebook PС
№
Элемент
Конфигурация
1
Процессор
Intel® Core™ i5-4210U
2
Чипсет
Intel HM87
3
Оперативная память
16 ГБ DDR3-1600
4
Видеокарта
NVidia GeForce GT 750M (2 ГБ VRAM DDR3)
Intel HD Graphics 4600
5
Экран
Chi Mei N173HGE 17,3 дюйма (1920×1080)
6
Звуковая карта
IDT 92HD91BXX
7
Диск HDD
2 × Seagate Momentus ST1000LM024 NH-
M101MBB (1 ТБ, 5400 RPM, SATA-II)
8
Оптический привод
HP DVD RAM UJ8C2
9
Card reader
SD/MMC/MS/MS Pro
10
Сетевые
интерфейсы
Проводной
Realtek 10/100/1000 Мбит/с
11
Беспроводной
Intel Centrino Wireless-N 2230
12
Bluetooth
Bluetooth 4.0
13
Аккумулятор
Li-ion 260 mAh, 69 mAh
Разрабатываемое приложение Her.watchman-04, не предполагает каких-
либо серьезных системных требований и вычислительных нагрузок на
центральный и графический процессоры, в связи с чем, данный персональный
компьютер не требует модернизации и пригоден в качестве рабочей станции
начальника цеха.
Ранее, в период модернизации КИС «Геркулес 04», в качестве
оборудования для СУБД были выбраны: однопроцессорный сервер ProLiant
41
ML310e Gen8 v2 и сетевое хранилище QNAPv4BAY. Выбор выполнялся
согласно объему базы данных и количеству подключенных к сети предприятия
рабочих станций.
Предположительное максимальное число пользователей КИС
составляло 30 человек (на данный момент к системе подключено всего 13
рабочих станций). Для поддержания стабильной работы сервера такого
количества пользователей достаточно одного процессора, содержащего четыре
физических ядра. Расчет требуемой оперативной памяти выполнялся из суммы
значений потребляемой памяти операционной системы и СУБД, а также
максимального количества пользователей системы. В задачу сетевого
хранилища, помимо содержания базы данных КИС, должно было входить
хранение достаточно массивных файлов конструкторской документации.
Общее количество операций ввода-вывода в секунду сетевого хранилища
QNAPv4BAY с твердотельными накопителями OCZ Vertex 3 и объемом памяти
49 ТБ, приблизительно составляет 200000 IOPS.
Сервер СУБД HP ProLiant ML310e Gen8 v2 имеет следующие
технические характеристики, представленные в таблице 9:
Таблица 9.
Технические характеристики сервера СУБД
№
Элемент
Конфигурация
1
Процессор
Intel® Xeon® E3-1240v3
(3.4GHz/4-core/8MB/80W)
2
Оперативная память
32GB (4 x 8GB) PC3-12800E DDR3 UDIMM
3
Сетевой контроллер
HP Ethernet 1GB 2-port 332i Adapter
4
Жесткий диск
HP LFF SATA с объемом 500GB
В связи с тем, что разрабатываемое приложение Her.watchman-04, не
предполагает увеличения числа пользователей системы и значительного
расширения базы данных, данное оборудование не требует модернизации и
пригодно в качестве сервера СУБД.
42
2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Разработка проекта автоматизации
2.1.1. Этапы жизненного цикла проекта автоматизации
Для формирования стадий жизненного цикла ИС применяются
различные методологии, такие как ГОСТ 34 (серия стандартов), ISO/IEC/IEEE
15288-2015, MSF (Microsoft Solution Framework), Oracle CMD (Oracle Custom
Developer Method) и прочие стандарты. Этапы жизненного цикла для
проектируемого модуля «Her.watchman-04» были сформированы на основании
ГОСТ 34-й серии. Рациональность данного выбора обусловлена следующими
критериями:
1. Универсальность. Стандарт устанавливает требования к
используемой терминологии и унифицирует стадии жизненного
цикла, что позволяет избежать недопонимания между разработчиками
ИС и заказчиком, а также повысить качество их коммуникативности.
2. Гибкость. Стандарт поддерживает любые модели жизненного цикла.
Имеется возможность расширения моделей архитектуры и процессов
жизненного цикла, не связанных непосредственно с созданием ИС, за
счет иных методологий.
3. Поддержка документирования. Стандарт устанавливает все
необходимые требования к видам, комплектности, наименованиям,
обозначениям, содержанию документации, на всех стадиях создания
ИС. [3] [5] [6].
В целом, серия стандартов ГОСТ 34 является самодостаточной для
создания ИС любых масштабов, а ее использование подразумевает строгий
порядок на протяжении всего жизненного цикла системы, построенный на
многолетнем опыте разработчиков.
ГОСТ 34.601-90 устанавливает стадии и этапы создания ИС, а также
регулирует содержание работ для каждого этапа жизненного цикла системы
[4]. На основании данного стандарта были определены следующие стадии и
этапы создания модуля «Her.watchman-04», описанные в таблице 10:
43
Таблица 10.
Стадии и этапы создания модуля «Her.watchman-04»
№
Стадии
Этапы работ
1
Формирование
требований к модулю
1.1. Обследование объекта и обоснование
необходимости создания модуля.
1.2. Формирование требований пользователя к
разрабатываемому модулю.
1.3. Оформление отчѐта о выполненной работе и
заявки на разработку модуля (тактико-технического
задания)
2
Разработка концепции
2.1. Проведение необходимых научно-
исследовательских работ (НИР).
2.2. Оформление отчѐта о выполненной работе.
3
Техническое задание
3.1. Разработка и утверждение технического задания
на создание модуля.
4
Технорабочий проект
4.1. Разработка проектных решений по системе и еѐ
частям.
4.2. Разработка рабочей документации на систему и
еѐ части.
4.3. Разработка или адаптация аппаратной части
модуля
4.4. Разработка или адаптация программ
5
Ввод в действие
5.1. Подготовка персонала.
5.2. Комплектация модуля поставляемыми
изделиями (программными и техническими
средствами, программно-техническими
комплексами, информационными изделиями).
5.3. Монтажные работы.
5.4. Пусконаладочные работы.
5.5. Проведение предварительных испытаний.
5.6. Проведение опытной эксплуатации.
5.7. Проведение приѐмочных испытаний.
6
Сопровождение
6.1. Выполнение работ в соответствии с
пожизненными гарантийными обязательствами.
В связи с некоторыми особенностями разрабатываемого модуля, стадия
«Эскизный проект» была полностью исключена из жизненного цикла системы
за ненадобностью. Стадии «Технический проект» и «Рабочий проект» были
объединены, образуя стадию «Технорабочий проект», с полным исключением
некоторых этапов работ. Пункт 2.2. ГОСТ 34.601-90 допускает внесение таких
изменений [4].
44
Этапы работ на всех стадиях жизненного цикла модуля «Her.watchman-
04» имеют следующее содержание:
1. На этапе обследования объекта и обоснования необходимости
создания модуля (Таблица 10, этапы работ, п. 1.1.) производится сбор
следующих данных об объекте автоматизации:
Сведения о количестве сотрудников компании для определения
масштаба автоматизации;
Сведения о структуре предприятия и штатном расположении
сотрудников, для систематизации сведений из предыдущего пункта;
Сведения об используемой документации, фигурирующей в рамках
объекта автоматизации.
Далее, оценивается качество функционирования объекта без средств
автоматизации для выявления проблем, которые могут быть решены
посредством автоматизации. Оценивается целесообразность применения
средств автоматизации;
2. На этапе формирования требований пользователя к разрабатываемому
модулю (Таблица 10, этапы работ, п. 1.2.) выполняются следующие действия:
Описываются требования к системе для расчета затрат на разработку;
Устанавливается лимит на затраты, связанные с разработкой модуля;
Формулируются и оформляются требования пользователя к
разрабатываемому модулю.
3. На этапе оформления отчѐта (Таблица 10, этапы работ, п. 1.3.)
формируется отчет о выполненной работе и подается заявка на разработку
технического задания;
4. На этапе проведения НИР (Таблица 10, этап работы, п. 2.1.)
проводится анализ существующей системы «Геркулес 04», с изучением
архитектуры ИС предприятия, для выявления возможности построения модуля
на ее базе.
5. Оформляется отчет о выполненной работе (Таблица 10, этапы работ, п.
2.2.);
6. Этап «Разработка и утверждение технического задания на создание
модуля» (Таблица 10, этапы работ, п. 3.1.) подразумевает разработку и
45
оформление технического задания, с последующим его согласованием и
утверждением;
7. На этапе «Разработка проектных решений по системе и еѐ частям»
(Таблица 10, этапы работ, п. 4.1.) разрабатываются общие решения по
структуре модуля и его технических средств, определяются алгоритмы
решения задач автоматизации и применяемые языки, требования к ведению
информационной базы, аппаратному и программному обеспечению модуля;
8. На этапе разработки рабочей документации на систему и ее части
(Таблица 10, этапы работ, п. 4.2.) разрабатывается рабочая документация,
включающая в себя всю необходимую информацию по вводу модуля в
эксплуатацию, с последующим поддержанием уровня эксплуатационных
характеристик, оформленная согласно ГОСТ 34.201-89 [3];
9. На стадии «Разработки или адаптации аппаратной части модуля»
(Таблица 10, этапы работ, п. 4.3.) производится разработка аппаратных средств,
в частности терминала «ATL-31 Watchman», и документации к нему;
10. На стадии «Разработка или адаптация программ» (Таблица 10, этапы
работ, п. 4.4.) выполняется разработка встроенного программного обеспечения
терминала «ATL-31 Watchman», приложения для рабочей станции
«Her.watchman», а также протокола обмена данными между терминалом и
рабочей станцией. Производится отладка модуля. Разрабатывается
документация по всему вышеперечисленному программному обеспечению;
11. Стадия «Подготовка персонала» (Таблица 10, этапы работ, п. 5.1.)
подразумевает обучение и экзаменацию всех пользователей модуля;
12. На стадии комплектации модуля техническими изделиями (Таблица
10, этапы работ, п. 5.2.), лицо, назначенное на произведение монтажа модуля,
обеспечивается всем необходимым оборудованием, программным
обеспечением и всей необходимой технической документацией, для успешного
выполнения монтажных работ.
13. На стадии проведения монтажных работ (Таблица 10, этапы работ, п.
5.3.), лицо, назначенное для проведения монтажа модуля, производит
размещение терминала ATL-31 Watchman, сооружение кабельных каналов и
монтаж линии связи с рабочей станцией начальника цеха.
46
14. На стадии пусконаладочных работ (Таблица 10, этапы работ, п. 5.4.),
инженер-наладчик, назначенный на выполнение пуско-наладки модуля, при
поддержке разработчика программного обеспечения и системного
администратора выполняет установку и настройку ПО, а также внесение
первичной информации в базу данных.
15. Стадия «Проведение предварительных испытаний» (Таблица 10,
этапы работ, п. 5.5.) подразумевает испытание модуля «Her.watchman» на
работоспособность и соответствие ТЗ, согласно методике предварительных
испытаний. В случае возникновения каких-либо неисправностей, выполняется
их устранение. Все данные, полученные в процессе испытаний,
протоколируются и заносятся в соответствующую эксплуатационную
документацию. В случае успешности выполнения испытаний, составляется акт
о приемке модуля в опытную эксплуатацию.
16. На стадии «Опытная эксплуатация» (Таблица 10, этапы работ, п. 5.6.),
модуль работает в обычном режиме. При этом данные, получаемые в процессе
опытной эксплуатации (в частности, данные в табеле Т-13, автоматически
сформированные модулем), бухгалтерией не учитываются, а учет рабочего
времени предприятия выполняется, как и ранее, начальником цеха,
посредством ручного заполнения табеля Т-12. Производится анализ
результатов опытной эксплуатации и, при необходимости, выполняется
доработка и дополнительная наладка модуля. В случае успешности выполнения
опытной эксплуатации, составляется акт о ее завершении.
17. На стадии проведения приемочных испытаний (Таблица 10, этапы
работ, п. 5.6.), заказчик, в лице главного инженера компании «ТД Атлант»,
производит испытания модуля на его соответствие ТЗ. Производится анализ
результатов приемочных и, при необходимости, выполняется доработка и
дополнительная наладка модуля. В случае успешности выполнения испытаний,
составляется акт о приемке и вводе в эксплуатацию модуля.
18. Стадия «Техническое обслуживание и ремонт» (Таблица 10, этапы
работ, п. 6.1.). Модуль «Her.watchman-04» (как часть КИС «Геркулес 04»)
является собственностью головной компании «Атлант ЛТД» и разрабатывается
по ее директиве в рамках повышения уровня контроля над деятельностью