Выбор и обоснование программных средств разработки

Современной формой информационных систем являются банки данных. В их состав входят: вычислительная система на базе ЭВМ, система управления базами данных (СУБД), одна или несколько баз данных (БД), набор прикладных программ (приложений).

БД обеспечивает хранение данных, удобный и быстрый доступ к данным. Данные в БД должны быть непротиворечивы, не избыточны, целостны. Данные представляют информацию, которая хранится внутри базы данных.

Для разработки информационной системы учета регистрации занятий выбрана система транслирующего интерпретатора PHP.

PHP — это широко используемый язык сценариев общего назначения с открытым исходным кодом. Говоря проще, PHP это язык программирования, специально разработанный для написания web-приложений (сценариев), исполняющихся на Web-сервере. Аббревиатура PHP означает «Hypertext Preprocessor (Препроцессор Гипертекста)». Синтаксис языка берет начало из C, Java и Perl. PHP достаточно прост для изучения. Преимуществом PHP является предоставление web-разработчикам возможности быстрого создания динамически генерируемых web-страниц.

Язык программирования PHP был выбран по следующим основным критериям:

• — легкость реализации на современных компьютерах;
• — гибкость и надежность;
• — наличие набора структурных типов данных;
• — применение структурного программирования;
• — простота и ясность конструкции;
• — наличие средств связи разрабатываемой программы с сервером баз данных.

Главным фактором языка РНР является практичность. РНР предоставляет средства для быстрого и эффективного решения поставленных задач. Практический характер РНР обуславливается пятью важными характеристиками:

• · традиционностью;
• · простотой;
• · эффективностью;
• · безопасностью;
• · гибкостью.

Традиционность.

Язык РНР будет казаться знакомым так как многие конструкции языка позаимствованы из Си, Perl [9].

Код РНР очень похож на тот, который встречается в типичных программах на С или Pascal. Это заметно снижает начальные усилия при изучении РНР. Язык PHP, сочетающий достоинства Perl и Си и специально нацеленный на работу в Интернете, язык с универсальным (правда, за некоторыми оговорками) и ясным синтаксисом.

Простота.

Сценарий РНР может состоять из 10 000 строк или из одной строки — все зависит от специфики вашей задачи. Вам не придется подгружать библиотеки, указывать специальные параметры компиляции или что-нибудь в этом роде. Механизм РНР просто начинает выполнять код после первой экранирующей последовательности (). Если код имеет правильный синтаксис, он исполняется в точности так, как указал программист.

PHP — язык, который может быть встроен непосредственно в htmlкод страниц, которые, в свою очередь будут корректно обрабатываться PHPинтерпретатором. Мы можем использовать PHP для написания CGI-сценариев и избавиться от множества неудобных операторов вывода текста. Мы можем привлекать PHP для формирования HTML-документов, избавившись от множества вызовов внешних сценариев.

Большое разнообразие функций PHP избавляют от написания многострочных пользовательских функций на C или Pascal.

Эффективность.

Эффективность является исключительно важным фактором при программировании для многопользовательских сред, к числу которых относится и web.

Очень важное преимущество PHP заключается в его «движке». «Движок» PHP не является ни компилятором, ни интерпретатором. Он является транслирующим интерпретатором. Такое устройство «движка» PHP позволяет обрабатывать сценарии с достаточно высокой скоростью.

По некоторым оценкам, большинство PHP-сценариев (особенно не очень больших размеров) обрабатываются быстрее аналогичных им программ, написанных на Perl. Однако, чтобы не делали разработчики PHP, откомпилированные исполняемые файлы будут работать значительно быстрее — в десятки, а иногда и в сотни раз. Но производительность PHP вполне достаточна для создания вполне серьезных web-приложений.

Безопасность.

РНР предоставляет в распоряжение разработчиков и администраторов гибкие и эффективные средства безопасности, которые условно делятся на две категории: средства системного уровня и средства уровня приложения.

— Средства безопасности системного уровня В РНР реализованы механизмы безопасности, находящиеся под управлением администраторов; при правильной настройке РНР это обеспечивает максимальную свободу действий и безопасность. РНР может работать в так называемом безопасном режиме (safe mode), который ограничивает возможности применения РНР пользователями по ряду важных показателей. Например, можно ограничить максимальное время выполнения и использование памяти (неконтролируемый расход памяти отрицательно влияет на быстродействие сервера).

— Средства безопасности уровня приложения В стандартный набор функций РНР входит ряд надежных механизмов шифрования. РНР также совместим с многими приложениями независимых фирм, что позволяет легко интегрировать его с защищенными технологиями электронной коммерции (e-commerce). Другое преимущество заключается в том, что исходный текст сценариев РНР нельзя просмотреть в браузере, поскольку сценарий компилируется до его отправки по запросу пользователя. Реализация РНР на стороне сервера предотвращает похищение нетривиальных сценариев пользователями, знаний которых хватает хотя бы для выполнения команды View Source.

Поскольку РНР является встраиваемым (embedded) языком, он отличается исключительной гибкостью по отношению к потребностям разработчика. Хотя РНР обычно рекомендуется использовать в сочетании с HTML, он с таким же успехом интегрируется и в JavaScript, WML, XML и другие языки. Кроме того, хорошо структурированные приложения РНР легко расширяются по мере необходимости (впрочем, это относится ко всем основным языкам программирования).

Нет проблем и с зависимостью от браузеров, поскольку перед отправкой клиенту сценарии РНР полностью компилируются на стороне сервера. В сущности, сценарии РНР могут передаваться любым устройствам с браузерами, включая сотовые телефоны, электронные записные книжки, пейджеры и портативные компьютеры, не говоря уже о традиционных ПК. Поскольку РНР не содержит кода, ориентированного на конкретный web-сервер, пользователи не ограничиваются определенными серверами (возможно, незнакомыми для них). Apache, Microsoft IIS, Netscape Enterprise Server, Stronghold и Zeus — РНР работает на всех перечисленных серверах. Поскольку эти серверы работают на разных платформах, РНР в целом является платформенно-независимым языком и существует на таких платформах, как UNIX, Solaris, FreeBSD и Windows 95/98/NT/2000/XP/2003.

Наконец, средства РНР позволяют программисту работать с внешними компонентами, такими как Enterprise Java Beans или СОМ-объекты Win32. Благодаря этим новым возможностям РНР занимает достойное место среди современных технологий и обеспечивает масштабирование проектов до необходимых пределов.

PHP в основном сориентирован на серверный скриптинг, поэтому может делать всё то, что делают CGI-программы: сбор данных форм, динамическую генерацию содержимого страницы или приём и отправку кук. Но PHP может намного больше.

Скрипты PHP применяются в трёх основных сферах.

• · Серверный скриптинг. Это наиболее традиционная и главная сфера применения PHP. Для выполнения этой работы вам нужны три вещи. Разборщик кода PHP (CGI или серверный модуль), web-сервер и web-браузер. Сервер должен быть запущен и должен иметь соединение с инсталированным PHP. Можно получить вывод PHP-программы в web-браузер, просматривая PHP-страницу на сервере.
• · Скриптинг командной строки. Можно создать и запустить PHP-скрипт на выполнение без сервера или браузера. Для этого необходим только разборщик PHP. Этот тип использования идеально подходит для регулярного выполнения скрипта с помощью cron (в *nix или Linux) или Task Scheduler (в Windows). Эти скрипты можно использовать также для задач простейшего текстового процессинга/обработки.
• · Клиентские GUI-приложения. PHP, возможно, не самый лучший язык для написания оконных приложений, но, если вы знаете PHP очень хорошо и хотели бы использовать некоторые продвинутые возможности PHP в клиентских приложениях, вы можете также использовать PHP-GTK для создания таких программ. Имеется также возможность создавать межплатформенные приложения. PHP-GTK является расширением PHP, отсутствующим в основном дистрибутиве. Одна из наиболее сильных и привлекательных черт PHP — поддержка им большого количества баз данных (БД). Создать web-страницу, работающую с БД, невероятно легко и в настоящее время поддерживаются следующими БД:

2.3

Создание современных информационных систем представляет собой сложнейшую задачу, решение которой требует применения специальных методик и инструментов. Неудивительно, что в последнее время среди системных аналитиков и разработчиков значительно вырос интерес к САSЕ (Computer-Aided — SoftwareSystem — Engineering) — технологиям и инструментальным САSЕ-средствам, позволяющим максимально систематизировать и автоматизировать все этапы разработки программного обеспечения.

На начальных этапах создания ИС необходимо понять, как работает организация, которую собираются автоматизировать. Никто в организации не знает, как она работает в той мере подробности, которая необходима для создания ИС. Руководитель хорошо знает работу в целом, но не в состоянии вникнуть в детали работы каждого рядового сотрудника. Рядовой сотрудник хорошо знает, что творится на его рабочем месте, но плохо знает, как работают коллеги. Поэтому для описания работы предприятия необходимо построить модель. Такая модель должна быть адекватна предметной области, следовательно, она должна содержать в себе знания всех участников бизнес-процессов организации.

Наиболее удобным языком моделирования бизнес-процессов является IDEF0, предложенный более 20 лет назад Дугласом Россом (Soft Tech, Inc.) и называвшийся первоначально SADТ — Structured Analysis Design Technique. На рисунке 2.1 показана контекстная IDEF0-диаграмма работы информационной системы регистрации занятий на ПМТ прототипа 2 го энергоблока Смоленской АЭС.

Описание системы с помощью IDEF0 называется функциональной моделью. Функциональная модель предназначена для описания существующих бизнес-процессов. В этом описании используются как естественный, так и графический языки. Для передачи информации о конкретной системе источником графического языка является сама методология IDEF0.

Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм — единичных описаний фрагментов системы. Сначала проводится описание системы в целом и ее взаимодействия с окружающим миром (контекстная диаграмма), после чего проводится функциональная декомпозиция — система разбивается на подсистемы и каждая подсистема описывается отдельно (диаграммы декомпозиции). Затем каждая подсистема разбивается на более мелкие и так далее до достижения нужной степени подробности.

Каждая IDEF0-диаграмма содержит блоки и дуги. Блоки изображают функции моделируемой системы. Дуги связывают блоки вместе и отображают взаимодействия и взаимосвязи между ними.

Функциональные блоки (работы) на диаграммах изображаются прямоугольниками, означающими поименованные процессы, функции или задачи, которые происходят в течение определенного времени и имеют распознаваемые результаты. Имя работы должно быть выражено отглагольным существительным, обозначающим действие.

IDEF0 требует, чтобы в диаграмме было не менее трех и не более шести блоков. Эти ограничения поддерживают сложность диаграмм и модели на уровне, доступном для чтения, понимания и использования.

Каждая сторона блока имеет особое, вполне определенное назначение. Левая сторона блока предназначена для входов, верхняя — для управления, правая — для выходов, нижняя — для механизмов. Такое обозначение отражает определенные системные принципы: входы преобразуются в выходы, управление ограничивает или предписывает условия выполнения преобразований, механизмы показывают, что и как выполняет функция.

Блоки в IDEF0 размещаются по степени важности, как ее понимает автор диаграммы. Этот относительный порядок называется доминированием. Доминирование понимается как влияние, которое один блок оказывает на другие блоки диаграммы. Например, самым доминирующим блоком диаграммы может быть либо первый из требуемой последовательности функций, либо планирующая или контролирующая функция, влияющая на все другие.

Наиболее доминирующий блок обычно размещается в верхнем левом углу диаграммы, а наименее доминирующий — в правом углу.

Расположение блоков на странице отражает авторское определение доминирования. Таким образом, топология диаграммы показывает, какие функции оказывают большее влияние на остальные. Чтобы подчеркнуть это, аналитик может перенумеровать блоки в соответствии с порядком их доминирования. Порядок доминирования может обозначаться цифрой, размещенной в правом нижнем углу каждого прямоугольника: 1 будет указывать на наибольшее доминирование, 2 — на следующее и т. д.

Взаимодействие работ с внешним миром и между собой описывается в виде стрелок, изображаемых одинарными линиями со стрелками на концах. Стрелки представляют собой некую информацию и именуются существительными.

В IDEF0 различают пять типов стрелок.

Вход — объекты, используемые и преобразуемые работой для получения результата (выхода). Допускается, что работа может не иметь ни одной стрелки входа. Стрелка входа рисуется как входящая в левую грань работы.

Управление — информация, управляющая действиями работы. Обычно управляющие стрелки несут информацию, которая указывает, что должна выполнять работа. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку управления, которая изображается как входящая в верхнюю грань работы.

Выход — объекты, в которые преобразуются входы. Каждая работа должна иметь хотя бы одну стрелку выхода, которая рисуется как исходящая из правой грани работы.

Механизм — ресурсы, выполняющие работу. Стрелка механизма рисуется как входящая в нижнюю грань работы. По усмотрению аналитика стрелки механизма могут не изображаться на модели.

Вызов — специальная стрелка, указывающая на другую модель работы. Стрелка вызова рисуется как исходящая из нижней части работы и используется для указания того, что некоторая работа выполняется за пределами моделируемой системы.

В методологии IDEF0 требуется только пять типов взаимодействий между блоками для описания их отношений: управление, вход, обратная связь по управлению, обратная связь по входу, выход-механизм. Связи по управлению и входу являются простейшими, поскольку они отражают прямые воздействия, которые интуитивно понятны и очень просты.

Рисунок 2.1 Контекстная IDEF0-диаграмма работы информационной системы регистрации занятий на ПМТ.

Осуществим декомпозицию контекстной диаграммы. Для этого опишем последовательность обработки информации в системе регистрации занятий.

• — Идентификация пользователя;
• — Регистрация обучаемых;
• — Проведение занятий;
• — Формирование отчетной документации.

Таким образом, получим диаграмму, изображённую на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Декомпозиция контекстной IDEF0-диаграмма.

Данные диаграммы были построены для анализа основных требований предъявляемых к информационной системе, используемой для автоматизации регистрации занятий.

Далее построим логическую модель по стандарту IDEF1X с помощью CASE-средства ER-Win 4.0. Логическая модель информационной системы показана на рисунке 2.4. [10].

Рисунок 2.3 — Логическая модель системы.

Как видно из рисунка 2.1, в модели присутствует три сущности связи типа один — ко — многим: «REG_ID», «EMPLOY_ID», «INSTR_ID», «STUD_ID». Физическая модель системы приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.4 — Физическая модель системы.

Информационная система должна работать с базой данных, в структуру которой входят три таблицы.

Таблица «INSTR_ID» (Инструктор) служит для внесения в базу данных информации об инструкторах. В нее заносится следующая информация: Ф.И.О. инструктора, должность, табельный номер.

Таблица «STUD_ID» (Обучаемый) служит для внесения в базу данных информации об обучаемых. В нее заносится следующая информация: Ф.И.О. обучаемого, должность, табельный номер, блок, смена.

Таблица"EMPLOY_ID" служит для внесения в базу данных информации о занятиях. В нее заносится следующая информация: инструктор, блок, смена, № ПМТ, дата и время начала занятия, причина проведения занятия, вид занятия, тема, раздел, протокол, длительность занятия.

Дерево программных модулей представлено на рисунке 2.3.

Рисунок 2.5 — Дерево программных модулей.

Рисунок 2.6 — Схема взаимодействия программных модулей и массивов данных запуска ИС.

На рисунке 2.7 изображен общий алгоритм работы программы.

Рисунок 2.7 — Общий алгоритм работы программы.

2. Формирование технологической среды информационной системы Технологическое обеспечение — основа автоматизированной информационной технологии (АИТ), которая реализует информационные процессы в автоматизированных системах организационного управления, удовлетворяет информационные потребности специалистов в решении профессиональных задач.

Технологическая среда информационной системы описывается отдельно от основного представления и должна отражать следующие моменты:

• — «Администратор», который имеет право на ввод, редактирование, удаление любой информации, содержащейся в системе, просмотр любых отчетов, смену паролей пользователей, добавление новых занятий, удаление уже существующих, просмотр лог-файла, изменение настроек, формирование отчета.
• — «Инструктор» — имеет право на ввод и добавление информации и её редактирования, а так же формирование отчета, о проведённых занятий и не имеет прав на изменение настроек системы.
• — «Техник» — имеет право на ввод и добавления информации, права на удаление и формирование отчета он не имеет.

Безопасность информации обеспечивается как программными, так и организационными методами.

Для соблюдения правил безопасности все пользователи системы должны выполнять правило: никому не передавать пароль своей учетной записи. Руководитель отдела продаж должен раз в месяц менять пароли пользователей.

Для корректной работы системы необходим следующий комплекс аппаратных и программных средств:

• — аппаратные средства: особых требований аппаратным средствам для работоспособности информационной системы не предъявляется.
• — Разработка данной информационной системы производилась на ПК с процессором Intel Pentium 3 800Mhz, ОЗУ — 512Мб.
• — программные средства: операционная система Microsoft Windows 2000/XP/Vista/7, PHP 3.0 (или более поздняя версия), Microsoft Word.

В отделе подготовки оперативного персонала имеется в наличии компьютер с техническим и программным обеспечением, удовлетворяющим вышеописанным требованиям, поэтому приобретение дополнительных программных и аппаратных средств для работы информационной системы не требуется.

Выводы

Таким образом, была модернизирована информационная учета протоколов несоответствия учебно-тренировочного подразделения, путем внедрения базы данных позволяющая вести автоматизированный учет занятий на полномасштабном тренажере 2-го энергоблока Смоленской атомной станции. Данная информационная система включает в себя компоненты, автоматизирующие как основные, так и вспомогательные процессы позволяющая добавлять, хранить и редактировать информацию, учет которой ведется на предприятии, а так же систематизировать данную информацию и формировать отчеты. В качестве защитной функции используется система проверки имени пользователя и пароля.

Структура и основные свойства автоматизированной информационной системы были определены, исходя из построенной структурно-функциональной модели «TO-BE» по стандарту IDEF0 и методологии SADT.

Для описания логической и физической структур базы данных был применен стандарт IDEF1X с использованием CASE-средства ERwin Data Modeler r7.3. В результате, полное и детального описание процесса автоматизации занятий на полномасштабном тренажере было реализовано посредством трёх таблиц, связанных между собой по ключевым характеристикам объектов учета. Построены дерево программных модулей и блок-схемы некоторых из них, реализована связь программных модулей системы и таблиц базы данных.

Программный интерфейс информационной системы обеспечивающий оперативный учет занятий, был выполнен в системе транслирующего интерпретатора РНР.

Модернизированная информационная система подверглась тестированию. Тестирование было произведено в трех режимах:

• — тестирование системы в нормальных условиях;
• — тестирование системы в экстремальных условиях;
• — тестирование системы в исключительных ситуациях.

В процессе тестирования ошибок выявлено не было.

Модернизированная информационная система «Учет протоколов несоответствия учебно-тренировочного подразделения» позволяет повысить уровень подготовки оперативного персонала и тем самым повысить уровень безопасной эксплуатации Смоленской АЭС.