Дипломная работа: Разработка программной системы, обеспечивающей отображение и сравнение в трехмерном пространстве исходных данных из двух матричных форм

а)  процесс обработки входной информации;

б)  процесс взаимодействия пользователей с графической информацией.

Указанные процессы относятся к основным. Для их автоматизации в составе ПСПИ должен быть реализован следующий набор функций:

а)  входной контроль данных;

б)  настройка параметров представления.

Функция контроля входных данных предполагает:

а)  проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями;

б)  остановка выполнения программы с вызовом сообщения об ошибке.

Проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями предполагает сравнение поступающей информации с эталонными значениями входных данных.

В случае несоответствия входной информации поставленным ограничениям программа останавливает свое выполнение с вызовом сообщения об ошибке и ожидает загрузки корректных данных.

Функция перевода табличных данных в графический вид.

Данная функция осуществляет построение трехмерного изображения по данным входной симметричной матричной формы.

Функция сравнения графических изображений

Данная функция осуществляет сравнение формы образца с измененной матричной формой.

Функции, автоматизирующие процесс взаимодействия пользователей с графической информацией.

Взаимодействие пользователей с графической информацией обеспечивают функции:

а)  настройка представления графической информации;

б)  вращение трехмерного изображения;

в)  определение значения точки на поверхности изображения.

Функция настройки представления графической информации выполняет следующие действия:

а)  выбор текстуры поверхности изображения;

б)  выбор масштаба представления.

Функция вращения трехмерного изображения позволяет вращать изображение в пространстве под любым углом и всесторонне воспринимать информацию.

Функция определения значения точки на поверхности изображения обеспечивает выдачу конкретного значения по выбранному элементу изображения.

1.4.2 Требования к входной и выходной информации

На основе анализа функциональных требований предъявляемых к ПСПИ можно определить для них перечень входной и выходной информации.

Входной информацией для ПС представления информации является симметричная матричная форма.

Выходной информацией для ПС представления информации является:

а)  трехмерное представление входных данных;

б)  трехмерное отображение результата сравнения;

в)  цифровое значение отдельных областей изображения.

1.4.3 Эргономические требования

Для обеспечения комфортной работы пользователей с ПСПИ она должна соответствовать требованиям ГОСТ РВ 29.05.ХХХ – «Система стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения. Общие эргономические требования».

1.4.4 Технические требования

Технические и программные средства, предназначенные для обеспечения функционирования разработанного комплекса ПО должны с одной стороны обеспечивать комфортную работу с программой и обеспечивать защиту, циркулирующей информации от несанкционированного доступа, а с другой – удовлетворять требованиям общего и специального программного обеспечения при заданной конфигурации вычислительных средств. Кроме того, технические требования и программные средства, предназначенные для функционирования ПС должны удовлетворять аппаратным и программным характеристикам вычислительных средств используемых в процессе боевой подготовки ЛБР и учебном процессе специализированных учебных центров.

Рекомендуемые технические характеристики ПЭВМ для функционирования ПС оценки уровня обученности ЛБР приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Технические характеристики ПЭВМ

Кроме того, ПЭВМ должна быть оснащена клавиатурой, манипулятором типа «мышь» (или трекбол).

Для обеспечения функционирования ПС представления информации на ПЭВМ должны быть установлены ОС Windows NT, XP, Vista и пакет MS Office 2000 и выше.

1.4.5 Требования к документации

Документация на ПСПИ должна быть разработана в соответствии с требованиями приказа ГК ВВС 2000г. №029 «О введении в действие руководства по разработке программной продукции военного назначения в ВВС» и требованиями ГОСТ ЕСПД.

Документация на ПСПИ должна включать четыре документа:

а)  постановка задачи;

б)  алгоритм функционирования комплекса;

в)  описание программы комплекса;

г)  инструкция пользователю комплекса.

1.5 Постановка задачи на разработку ПС представления информации

Таким образом, в рамках дипломного проекта должны быть разработаны алгоритм и программные средства представления информации, отвечающие сформулированным выше требованиям:

Постановка задачи на создание ПСПИ разработана в соответствии с требованиями приказа ГК ВВС №029-2000г. и ГОСТ 19.201-78 и представлена в первом разделе документации на программную систему.

1.6  Ограничения и допущения, принятые при разработке ПСПИ

а)  одновременно с программным обеспечением может работать только один пользователь;

б)  для работы с ПС, пользователи должны владеть основными навыками работы с операционными системами семейства Microsoft Windows, а также с ППП Microsoft Office;

в)  требования к техническим средствам приведены в пункте 1.4.4

2. Специальный раздел

2.1 Определение подходов к реализации функций ПС представления информации

Из описанных выше процессов, подлежащих автоматизации, ключевой момент составляют процессы обработки входной информации и процессы взаимодействия пользователей с графической информацией. Определим подходы к реализации функций, автоматизирующих их.

2.1.1 Функции, автоматизирующие процесс обработки входной информации

Для автоматизации процесса обработки входной информации в составе ПС представления информации должны быть реализованы функции:

а)  контроль входных данных;

б)  перевод табличных данных в графический вид.

Функция контроля входных данных предполагает:

а)  проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями;

б)  остановка выполнения программы с вызовом сообщения об ошибке.

Проверка на соответствие входной информации с поставленными ограничениями предполагает сравнение поступающей информации с эталонными значениями входных данных.

В случае несоответствия входной информации поставленным ограничениям программа останавливает свое выполнение с вызовом сообщения об ошибке и ожидает загрузки корректных данных.

Функция перевода табличных данных в графический вид - осуществляет построение трехмерного изображения по данным входной симметричной матричной формы.

2.1.2 Функции, автоматизирующие процесс взаимодействия пользователей с графической информацией

Взаимодействие пользователей с графической информацией обеспечивают функции:

а)  сравнение трехмерных изображений;

б)  настройка представления графической информации;

в)  вращение трехмерного изображения;

г)  определение значения точки на поверхности изображения.

Функция сравнения трехмерных изображений позволяет проанализировать разницу, четко выраженную несколькими цветами.

Функция настройки представления графической информации выполняет следующие действия:

а)  выбор текстуры поверхности изображения;

б)  выбор масштаба представления.

Функция вращения трехмерного изображения позволяет вращать изображение в пространстве под любым углом и всесторонне воспринимать информацию.

Функция определения значения точки на поверхности изображения обеспечивает выдачу конкретного значения по выбранному элементу изображения.

2.2 Структура ПС представления информации

Исходя из задач, решаемых с помощью ПС представления информации, выполняемых ими функции и способов реализации этих функций, определим их структуру. Структура отражает состав основных программных и информационных компонентов, а также их связи друг с другом, пользователями и внешними программами. Вычленение программных компонентов производится по функциональному принципу. Информационные компоненты (массивы, блоки, файлы, фрагменты базы данных и т.д.) выделяются на основании их назначения, использования, форматов представления данных, способов доступа и других признаков.

Структурная схема разработанных программных средств приведена на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 – Структурная схема

Основными структурными элементами ПС являются:

а)  внешний источник данных – обеспечивает импорт входных данных;

б)  программный модуль представления информации, который включает:

1)  блок контроля и загрузки входных данных – предназначен для анализа поступающей информации и последующему импорту в программу;

2)  блок перевода табличных данных в графический вид – предназначен для визуализации цифровых матричных форм;

3)  блок сравнения двух матричных форм – предназначен для наложения на изображение - образец нового изображения и последующего анализа полученного результата;

4)  блок настройки параметров представления информации – предназначен для установки параметров выводимого трехмерного изображения;

5)  блок управления трехмерным изображением – предназначен для проведения различных действий с трехмерным изображением;

6)  блок выбора определенного значения на поверхности трехмерного изображения – предназначен для уточнения значений отдельных элементов.

2.3 Алгоритм ПС представления информации

Описание указанных алгоритмов разработано в соответствии с требованиями ГОСТ 24.211-82 «Требования к содержанию документа» и «Описание алгоритма» приведено во второй части документации на задачу.

Условные графические обозначения в схемах алгоритмов выполнены в соответствии с требованиями ГОСТ 19.701-90 ЕСПД. «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения в соответствии с ним».

2.4 Выбор общего программного обеспечения и средств разработки

В настоящий момент основным языком программирования при разработке программных средств военного назначения является С++. Однако несмотря на ряд преимуществ, присущих данному языку, он является достаточно сложным. В связи с этим, возникла необходимость выбора средства разработки, позволяющего в короткие сроки и максимально эффективно выполнить поставленную задачу. По результатам обзора современных средств быстрой разработки программного обеспечения (RAD), был сделан вывод, что в качестве такового может выступить интегрированная среда программирования Borland Delphi 7.0. Основанная на синтаксисе мощного и гибкого языка программирования Object Pascal и сочетающая в себе широкий набор функциональных возможностей данная ИСР предоставляет пользователю широкие возможности по разработке ПО.

В вооруженных силах Российской Федерации в интересах создания собственных средств общего программного обеспечения, в том числе и ОС, приказом Министра Обороны от 13 мая 2002 года № 190 принята на снабжение защищенная операционная система МСВС 3.0. Однако отсутствие подробного описания особенностей данной системы и необходимость использования ряда пакетов прикладных программ, разработанных в среде Windows, вызывает определенные затруднения при разработке ПО под данную ОС. Кроме того, на ПЭВМ, применяемых на КП бригад ВКО, установлены операционные системы семейства Windows. В связи с этим был сделан вывод о целесообразности разработки программы на основе операционной системы Microsoft Windows XP.

Исходя из вышеприведенных соображений, в качестве средства разработки ПСПИ, в рамках настоящего дипломного проекта, была определена ИСР Borland Delphi 7.0.

2.5 Исходный текст программы

Исходный текст программы разработан в соответствии с требованиями ГОСТ 19.401-78 и представлен в приложении 2.

3. Эксплуатационный раздел

3.1 Оценка эксплуатационно-технических характеристик

Анализ результатов оценки эксплуатационно-технических характеристик разработанной ПС построения трехмерного изображения данных из симметричных матричных форм показал, что они являются законченными программными продуктами высокого качества. Функциональные характеристики ПС соответствуют предъявляемым к ним требованиям.

Испытания ПС выявили полное соответствие его характеристик следующим стандартам:

а)  ГОСТ-28195-95 “Оценка качества программных средств. Общие положения”;

б)  ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93 “Информационные технологии. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению”.

3.2 Оценка надежности и качества ПСПИ

Качество любого изделия представляется набором показателей, отражающих его свойства и определяющих возможность и эффективность его применения по прямому назначению. Качество программных средств описывается совокупностью показателей-критериев, для каждого из которых должны быть определены метрики и методы их измерения. Эти критерии и метрики программ позволяют описывать их свойства как конечного продукта независимо от способа их достижения.

Имеется ряд стандартов и публикаций, определяющих основные понятия, номенклатуру критериев, методы измерения показателей и метрики качества программ. Основными стандартами в области оценки качества программных средств являются:

а)  ISO 9126:1991;

б)  ГОСТ 28190-89;

в)  ГОСТ 28806-90.

В стандартах описываются до 20 – 30 показателей – основных критериев и приводятся определения их вычисления. Однако многие показатели имеют иллюстративный характер, и их значения определяются экспертно. В зависимости от класса и особенностей программы целесообразно выбирать различные наборы критериев, адекватные свойствам конкретного ПС.

Эти критерии должны наиболее полно отражать назначение и функциональные характеристики ПС при его применении, и их обычно не более десяти.

Среди показателей качества можно выделить две крупные группы и соответствующие им наборы критериев:

а)  функциональные критерии (функциональная пригодность и удобство использования), отражающие специфику областей применения и степень соответствия программ их основному целевому назначению;

б)  конструктивные критерии (надежность и эффективность использования ресурсов), отражающие эффективность использования программой ресурсов вычислительных средств (ВС), а также надежность функционирования программного обеспечения.

3.2.1 Оценка функциональной пригодности

Оценка функциональной пригодности включает в себя оценку:

а)  функциональной корректности (корректность структуры, корректность выполнения функций, корректность взаимодействия компонент);

б)  способности к взаимодействию;

в)  мобильности.

Анализ исходного кода программы показал, что он имеет корректную структуру. Опытная эксплуатация ПСПИ показала, они выполняют все функции, определенные в постановке задачи в соответствии с предъявляемыми для них требованиями.

Исходный код программы требует минимального объема изменений, при дополнении или исключении отдельных функции. Следовательно, программные и информационные компоненты способны к взаимодействию.

Опытная эксплуатация проводилась на различных версиях ОС Windows и не требовала при переносе никаких дополнительных доработок программы. Этот факт свидетельствует о мобильности разработанной программы.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что программа является функционально пригодной.

3.2.2 Оценка удобства использования

Удобство использования программных средств определяется по показателям понятности, обучаемости и комфортности эксплуатации.

Разработанная ПСПИ имеет четкую концепцию, обладает широкими демонстрационными возможностями и наглядностью представления возможных функций.

Подготовка пользователей к полноценной эксплуатации ПСПИ требует минимальных затрат времени.

Это обеспечивается за счет:

а)  доступности и удобства использования руководств и инструкций по эксплуатации;

б)  интуитивно понятного интерфейса.

Разработанная ПС является достаточно легкой в управлении. Некоторые параметры управления реализуются автоматически. Сообщения, выдаваемые пользователю в процессе работы, являются достаточно информативными. Выполнение всех функций предусмотренных ПС и регистрация результатов происходит практически мгновенно. Эргономические характеристики интерфейса соответствуют требованиям ГОСТ и обеспечивают комфортную работу пользователей.

Из сказанного выше следует, что разработанные ПС представления информации является удобной в использовании.

3.2.3 Оценка надежности

В соответствии с ГОСТ 13.377-75, надежность – свойства объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность ПС – уровень, при котором программа удовлетворяет поставленным требованиям и пригодна для эксплуатации. Основными показателями надежности ПС являются устойчивость, восстанавливаемость.

Опытная эксплуатация ПСПИ показала её способность к безотказному функционированию после возникновения каких-либо сбоев. После перезапуска – рестарта функционирование восстанавливается полностью.

Это позволяет сделать заключение о надежности разработанной ПС представления информации.

3.2.4 Оценка эффективности использования ресурсов

Эффективность использования ресурсов определяется по следующим показателям:

а)  временная экономичность (время реакции, пропускная способность);

б)  ресурсная экономичность (занятость, используемость ресурсов).

Выполнение функций предусмотренных в ПСПИ и реакция на запросы пользователя осуществляется практически мгновенно. ПС обладают высокой пропускной способностью.

Функционирование ПСПИ сопровождается минимальной загрузкой ресурсов ПЭВМ (центрального процессора, оперативной, внешней и виртуальной памяти, каналов ввода-вывода). Таким образом, система эффективно использует ресурсы в процессе функционирования.

3.2.5 Расчет обобщенного показателя качества ПО

Обобщенный показатель качества ПО[1]) (Пок) оценивается суммой показателей, входящих в него и определяется по формуле:

Пок=0,25ПЗ + 0,05Пэф + 0,15Пдок + 0,2Пн + 0,05Писп + 0,1Пэкспл + 0,15Пм + 0,05Пи, (3.1)

где:

Пз – показатель соответствия заданию на дипломный проект;

Пэф – показатель эффективности;

Пдок – показатель документированности;

Пн – показатель надежности;

Писп – показатель простоты использования;

Пэкспл – показатель удобства эксплуатации;

Пм – показатель мобильности;

Пи – показатель испытуемости.

Применительно к разработанным программным средствам оценки уровня обученности ЛБР Пок составляет:

Таким образом, исходя из сформулированных выше выводов и на основе полученного значения обобщенного показателя, можно сделать вывод о том, что разработанные в рамках дипломного проекта ПС являются качественными.

3.3 Оценка экономической эффективности разработанных ПС представления информации

Оценка экономической эффективности разработанной ПСПИ проводится для анализа и обоснования целесообразности их внедрения в специализированные учебные центры и воинские части.

Источниками экономической эффективности ПС является сокращение затрат и повышение эффективности процесса оценки поступающей информации.

Факторами экономической эффективности ПС являются средства реализации источников эффективности. К ним относят основные функции, выполняемые ПС.

Различают две группы методов оценки проектов, связанных с применением компьютерных информационных технологий:

а)  простые (статические) методы;

б)  методы дисконтирования.

В рамках настоящей работы рассматриваются простые методы оценки экономической эффективности применительно к решению задачи оперативной оценки информации с использованием ПСПИ.

Данные методы базируются на допущении равной значимости доходов и расходов в финансовой деятельности и не учитывают временной стоимости денег.

К данным методам относятся расчеты следующих показателей:

а)  годового экономического эффекта Эг – основного показателя, представляющего собой всю прибыль, получаемую в результате автоматизации решения задачи.

б)  годовой экономии Э – части прибыли, получаемой от снижения себестоимости документов при автоматизации процесса их разработки;

в)  расчетного коэффициента эффективности капиталовложений Ер – прибыли, получаемой на один рубль, вложенный в приобретение ВТ для решения рассматриваемой задачи;

г)  срока окупаемости капиталовложений Ток – временного периода за который окупятся затраты, связанные с приобретением ВТ для решения рассматриваемой задачи.

3.4 Расчет годового экономического эффекта

Годовой экономический эффект Эг определяется как разница затрат между базовым и оцениваемым вариантами решения задачи.

Под базовым вариантом будем понимать оценку оперативной информации традиционным способом.

Под оцениваемым вариантом будем понимать затраты, связанные с автоматизацией данной задачи.

Годовой экономический эффект рассчитывается по формуле:

Эг=Зб-Зоц (3.2)

где:

Зб – затраты по базовому варианту;

Зоц – затраты по оцениваемому варианту.

В общем случае затраты складываются из следующих компонентов:

Зрб – затраты ручного труда, связанные с работой ЛБР по оценке поступающих данных с использованием традиционного подхода;

Зр оц – затраты, связанные с частичным использованием традиционного подхода при автоматизированном решении задачи;

Страницы: 1, 2, 3