Разработка информационно-поисковой системы для формирования технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

СОДЕРЖАНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Анализ современных систем автоматизации производства

1.2 Анализ системы SolidWorks

1.3 Основные виды, требования и параметры технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

1.4 Анализ современных СУБД

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СБОРОЧНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ

2.1 Построение инфологической (концептуальной) модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

2.2 Построение логической (даталогической) модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

2.3 Разработка физической модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

2.4 Выбор СУБД

2.5 Расчет надежности

3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Обоснование выбора языка программирования приложения базы данных

3.2 Разработка алгоритма работы программы

3.3 Разработка интерфейса информационно-поисковой системы для формирования технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

4. ОХРАНА ТРУДА

4.1 Анализ условий труда на рабочем месте разработчиков

4.2 Промышленная безопасность в лаборатории

4.3 Производственная санитария в лаборатории

4.4 Пожарная безопасность лаборатории ВЫВОДЫ ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК ПРИЛОЖЕНИЕ, А Графический материал ПРИЛОЖЕНИЕ Б Руководство пользователя ПРИЛОЖЕНИЕ В Фрагмент текста программы

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ АСУ — автоматизированная система управления БД — база данных ИС — информационная система ПК — персональный компьютер ПО — программное обеспечение САПР — система автоматизированного проектирования СУБД — система управления распределенными базами данных ЭВМ — электронно-вычислительная машина ЯВУ — языки высокого уровня

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время хранение информации является одной из важнейших процедур для любой отрасли деятельности человека. На практике, человек имеет дело с большим количеством информации, которую надо не только структурировать, а и обезопасить от стохастических факторов, таких как человеческий фактор (потеря информации и т. д.), стихийные бедствия (землетрясения, пожары, наводнение и т. д.). С появлением ЭВМ стало возможно автоматизировать процессы, связанные с информацией, то есть использовать саморегулирующие технические средства и математические методы с целью освобождения человека, либо существенного уменьшения степени участия или трудоёмкости операций получения, преобразования, передачи информации. Безопасность хранения информации существенно увеличилась, так как стало возможным создание резервного (дополнительного) копирования и восстановления информации, существенно уменьшилось влияние негативного человеческого фактора.

Актуальность создания информационно-поисковой системы для формирования технического оборудования для сборочно-монтажных работ обуславливается с одной стороны необходимостью учёта большого количества параметров технологического оборудования, а с другой сложностью структурирования описания различного оборудования. Целесообразным представляется создать такую информационно-поисковую систему, которая бы позволила автоматизировать процесс сбора, хранения, использования данных, разделение доступа к данным и операций с ними, повышение безопасности хранения информации.

Объектом разработки дипломного проекта является технологическое оборудование для сборочно-монтажных работ.

Предметом дипломного проекта является разработка информационно-поисковой системы технического оборудования.

Целью дипломного проекта является автоматизация выбора технологического оборудования для сборочно-монтажных работ путем разработки информационно-поисковой системы, так как процесс выбора оборудования для производства требует информации на основе которой принимается решение рациональности использования того или иного оборудования в конкретных условиях.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

— провести анализ современных информационно-поисковых систем автоматизации производства;

— разработать структуру информационно-поисковой системы для технологического оборудования для сборочно-монтажных работ;

— разработать приложение и провести анализ надежности информационно-поисковой системы;

— анализировать вопросы, связанные с охраной труда.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

1.1 Анализ современных систем автоматизации производства

Автоматизация производства — это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам.

Введение

автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства[1].

До внедрения средств автоматизации замещение физического труда происходило посредством механизации основных и вспомогательных операций производственного процесса. Интеллектуальный труд долгое время оставался не механизированным (ручным). В настоящее время операции физического и интеллектуального труда, поддающиеся формализации, становятся объектом механизации и автоматизации.

Современные производственные системы, обеспечивающие гибкость при автоматизированном производстве, включают:

— станки с ЧПУ;

— промышленные роботы;

— роботизированный технологический комплекс;

— гибкие производственные системы;

— автоматизированные складские системы;

— системы контроля качества на базе ЭВМ;

— система автоматизированного проектирования;

— планирование и увязка отдельных элементов плана с использованием ЭВМ.

Система автоматизированного проектирования — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:

— сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;

— сокращения сроков проектирования;

— сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;

— повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;

— сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение этих целей обеспечивается путем:

— автоматизации оформления документации;

— информационной поддержки и автоматизации процесса принятия решений;

— использования технологий параллельного проектирования;

— унификации проектных решений и процессов проектирования;

— повторного использования проектных решений, данных и наработок;

— стратегического проектирования;

— замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;

— повышения качества управления проектированием;

— применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, которые обеспечивают различные аспекты проектирования:

a) CAD (computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования, в контексте указанной классификации термин обозначает средства САПР, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и/или технологической документации, и САПР общего назначения;

1)CADD (англ. computer-aided design and drafting) — проектирование и создание чертежей;

2)CAGD (computer-aided geometric design) — геометрическое моделирование;

б) CAE (computer-aided engineering) — средства автоматизации инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий;

1)CAA (computer-aided analysis) — подкласс средств CAE, используемых для компьютерного анализа;

в) CAM (computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивают автоматизацию программирования и управления оборудования с ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем).

г) CAPP (computer-aided process planning) — средства автоматизации планирования технологических процессов применяемые на стыке систем CAD и CAM.

Многие системы автоматизированного проектирования совмещают в себе решение задач относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM. Такие системы называют комплексными или интегрированными.

С помощью CAD-средств создаётся геометрическая модель изделия, которая используется в качестве входных данных в системах CAM, и на основе которой в системах CAE формируется требуемая для инженерного анализа модель исследуемого процесса.

1.2 Анализ системы SolidWorks

SolidWorks — программный комплекс САПР для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Обеспечивает разработку изделий любой степени сложности и назначения. Работает в среде Microsoft Windows. Разработан компанией SolidWorks Corporation, ныне являющейся независимым подразделением компании Dassault Systemes (Франция). Программа появилась в 1993 году и составила конкуренцию таким продуктам, как AutoCAD и Autodesk Mechanical Desktop, SDRC I-DEAS и Pro/ENGINEER.

Программный комплекс SolidWorks включает базовые конфигурации SolidWorks Standard, SolidWorks Professional, SolidWorks Premium, а также различные прикладные модули:

— управление инженерными данными: SolidWorks Enterprise PDM;

— инженерные расчеты: SolidWorks Simulation Professional, SolidWorks Simulation Premium, SolidWorks Flow Simulation, SolidWorks Plastics;

— электротехническое проектирование: SolidWorks Electrical;

— механообработка, ЧПУ: CAMWorks;

— и др.

Отличительными особенностями САПР SolidWorks являются:

— твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;

— полная ассоциативность между деталями, сборками и чертежами;

— богатый интерфейс импорта/экспорта геометрии;

— экспресс-анализ прочности деталей и кинематики механизмов;

— специальные средства по работе с большими сборками;

— простота в освоении и высокая функциональность;

— гибкость и масштабируемость;

— 100% соблюдение требований ЕСКД при оформлении чертежей;

— русскоязычный пользовательский интерфейс и документация.

Процесс построения 3D модели основывается на создании объемных геометрических элементов и выполнения различных операций между ними. 3D модель несёт в себе наиболее полное описание физических свойств объекта (объем, масса, моменты инерции) и даёт возможность работы в виртуальном 3D пространстве, что позволяет на самом высоком уровне приблизить компьютерную модель к облику будущего изделия, исключая этап макетирования.

Разработчики SolidWorks большое внимание уделяют работе с комплексными сборками, количество компонентов которых может составлять десятки и сотни тысяч единиц. Безусловно, для работы с такими моделями требуется использовать специальные методики управления отдельными деталями и узлами сборки, рационально распоряжаться ресурсами процессора и оперативной памяти. Для этого в SolidWorks существует специальный режим, который так и называется «Режим работы с большими сборками». Этот режим позволяет оптимально распределить программные и аппаратные ресурсы, экономя, таким образом, время загрузки и перестроения сборки.

В базовую конфигурацию SolidWorks, входит модуль экспресс-анализа прочности — COSMOSXpress. COSMOSXpress является «облегчённой» версией пакета COSMOSWorks, и предназначен, в первую очередь, для инженеров-проектировщиков, не обладающих глубокими познаниями в теории конечно-элементного анализа. Тем не менее, COSMOSXpress позволяет проектировщику определить, где расположены концентраторы напряжений, оценить «перетяжелённые» элементы конструкции, из которых может быть удалён избыточный материал с целью снижения веса и, соответственно, стоимости будущего изделия.

Процесс конструирования в SolidWorks не заканчивается на разработке объемных деталей и сборок. Программа позволяет автоматически создавать чертежи по заданной 3D модели, исключая ошибки проектировщика, неизбежно возникающие при начертании проекций изделия вручную.

SolidWorks поддерживает чертёжные стандарты GOST, ANSI, ISO, DIN, JIS, GB и BSI. Чертежи SolidWorks обладают двунаправленной ассоциативностью с 3D моделями, благодаря чему размеры модели всегда соответствуют размерам на чертеже.

В SolidWorks имеется бесплатный модуль — eDrawings, с помощью которого можно создавать, просматривать и выводить на печать электронные чертежи SolidWorks. Благодаря встроенной программе просмотра чертежи eDrawings можно сразу же открыть для просмотра без использования каких-либо заранее установленных на компьютере CAD-систем или других средств просмотра. Очень удобным и наглядным средством, позволяющим понять конструкцию изделия, изображённого на чертеже, является возможность анимировать чертёж и посмотреть, как соотносятся между собой чертежные виды.

В SolidWorks имеются следующие возможности:

а) твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;

1)двунаправленная ассоциативность модели и чертежа;

2)управление моделью и поиск элементов с помощью дерева конструирования Feature Manager;

3) возможность создания нескольких исполнений изделия в едином файле модели;

4)многотельные детали; создание массивов элементов — круговых и линейных, управляемых таблицами и эскизами;

5)моделирование поверхностей: обрезка, удлинение и сшивка, преобразование замкнутого объема поверхностей в твердое тело;

6)вырезы и добавление материала с использованием поверхностей;

7)создание вспомогательных плоскостей, осей, координатных систем, кривых, эскизов, 3D-сплайнов;

8)использование технологий Windows: контекстные меню, cut-and-paste, drag-and-drop;

б) проектирование деталей;

1)единая библиотека физических свойств материалов, текстур и штриховок;

2)моделирование на основе объемных элементов;

3)управление историей построения модели;

4)ручное и автоматическое образмеривание;

5)динамичное внесение изменений в режиме реального времени;

6)моделирование пространственных трубопроводов и каналов с использованием 3-х мерных эскизов;

7)использование библиотек стандартных элементов;

8)автоматическая генерация отверстий с цековкой, зенковкой, резьбовых и т. п.;

в) проектирование сборок;

1)работа в контексте сборки;

2)проектирование «снизу вверх», «сверху вниз» ;

3)взаимное определение положения деталей в составе сборки, автосопряжения (SmartMates), автокрепежи (SmartFasteners);

4)специальный режим для работы с большими сборками (десятки / сотни тысяч компонентов);

5)легковесные сборки и подсборки;

6)круговые, линейные и производные массивы компонентов, вырезы и отверстия как элементы сборки;

7)объединение деталей сборки в одну, сварка в сборке;

8)возможность контекстной подмены компонентов, реструктуризация сборок (формирование и роспуск подсборок);

г) проектирование изделий с учетом специфики изготовления;

1)листовой материал — получение разверток, в том числе для цилиндрических, конических и линейчатых листовых деталей моделирование «от детали к развертке» и «от развертки к детали» автоматическое добавление вырезов для снятия напряжений, в острых углах пополняемые библиотеки стандартных выштамповок и вырезов в листовых деталях настраиваемые таблицы гибов;

2)пресс-формы и штампы — анализ уклонов; формирование линий и поверхностей разъема; автоматическая генерация матрицы и пуансона; задание изотропной и анизотропной усадки при проектировании литьевых и пресс-форм;

3)сварные конструкции — проектирование рамных или ферменных конструкций по произвольному набору плоских или трехмерных эскизов в файле детали; использование специфических конструкционных элементов: разделка под сварку, концевые заглушки, косынки и элементы сварочного шва;

д) экспресс-анализ прочности деталей и кинематики механизмов;

1)определение напряжений, деформаций, расчет коэффициента запаса прочности (COSMOSXpress) имитация работы механизмов, поиск взаимопроникновений и анализ коллизий между звеньями; контактные взаимодействия, гравитация, пружины, кулачки;

е) оформление чертежей;

1)автоматическое создание чертежных видов по 3D модели: разрезы, сечения (простые, ступенчатые и развернутые), местные виды, изометрия;

2)шаблоны чертежей с предопределенными чертежными видами;

3)полная поддержка требований ЕСКД;

4)допуски и посадки из встроенной базы данных;

5)создание многолистовых чертежей, перенос и копирование видов с листа на лист;

6)автоматическое отображение размеров модели, простановка справочных размеров и прочей информации (шероховатость, допуски отклонения форм, базы);

7)настройка на стандарты предприятия с использованием блоков, форматок, надписей; автоматическое заполнение основной надписи и спецификации (наименование, обозначение, материал и т. д.);

ж) трансляция данных;

1)более 20 встроенных трансляторов (IGES, VDAFS, STEP, Parasolid, ACIS, STL, VRML, DXF, DWG, Pro/ENGINEER, CADKEY, Uni-graphics, Solid Edge, Inventor, AutoCAD, Mechanical Desktop, Adobe PDF и т. д.);

2)редактирование и автоматическая сшивка импортированных поверхностей;

3)специальные возможности для пользователей AutoCAD (модуль XchangeWorks), импорт и экспорт чертежей из AutoCAD с сохранением цвета, шрифтов и слоев.

1.3 Основные виды, требования и параметры технологического оборудования для сборочно-монтажных работ Технологическое оборудование для сборочно-монтажных работ предназначено для механизации и автоматизации технологических процессов электрического монтажа и сборки радиоэлектронных средств (РЭС)[2][3].

Оборудование может выполняться (реализовываться) в виде:

— отдельных установок (модулей, агрегатов), работающих автономно;

— автоматизированных комплексов ГПС (гибких автоматизированных линий, гибких автоматизированных участков, гибких автоматизированных цехов).

Основные виды оборудования:

— оборудование для сборки электронных модулей;

— оборудование для подготовки кабельных изделий;

— оборудование для сборки жгутов;

— оборудование для монтажа электронных модулей после пайки;

— оборудование для сушки электронных модулей;

— оборудование для ремонта дефектных электронных модулей.

Технологическое оборудование должно удовлетворять следующим требованиям:

а) технические требования (общие);

б) требования к функциональным характеристикам;

в) требования к материалам и комплектующим изделиям;

г) требования надежности;

д) требования эргономики и технической эстетики;

е) требования стойкости к внешним воздействиям;

ж) требования безопасности;

з) требования охраны окружающей среды.

Перечень обязательных параметров, указываемых в технических условиях на оборудование:

а) производительность;

б) выход годных изделий;

в) удельная материалоемкость;

г) удельная энергоемкость;

д) потребляемая мощность;

е) управляемые параметры (температура, скорость перемещения механизмов, точность позиционирования, объем накопителей и т. п.);

ж) точность поддержания параметров;

з) диапазон измерения параметров;

и) характеристики и параметры интерфейсов;

к) метод программирования;

л) вид идентификации;

м) наличие средств технической диагностики;

н) время выхода на рабочий режим.

1.4 Анализ современных СУБД При проектировании различных систем возникает необходимость обеспечения задач, решаемых системой, средством надежного хранения и быстрого доступа к данным.

База данных — компьютерная технология, которая обеспечивает хранение информации, а также удобный и быстрый доступ к ее данным[5]. БД представляет собой совокупность данных различного характера, организованных по определенным правилам. Информация в БД должна быть:

— надежной;

— непротиворечивой;

— целостной.

В зависимости от вида организации данных различают следующие основные модели данных:

— реляционная модель — представляет совокупность таблиц, связанных отношениями;

— сетевая модель — данные организуются в виде произвольного графа;

— объектно-ориентированная модель — отдельные записи в БД представляются в виде объектов;

— иерархическая модель — данные представляются в виде древовидной иерархической структуры.

Достоинством реляционной модели данных являются простота, гибкость структуры, удобство реализации на компьютере, наличие теоретического описания. Большинство современных БД для персональных компьютеров являются реляционными.

Реляционная БД состоит из взаимосвязанных таблиц, каждая из которых содержит информацию об объектах одного типа, а совокупность всех таблиц образует единую БД.

С таблицей в целом можно выполнять следующие операции[6]:

— создание;

— модификация;

— удаление.

Каждая таблица БД состоит из строк (запись) и столбцов (поле). Каждое поле должно иметь имя уникальное в пределах таблицы. Поле содержит данные одного из допустимых типов (строкового, целочисленного, даты и т. д.). Особенности организации таблиц зависят от конкретной СУБД.

Каждая таблица должна иметь хотя бы одно поле. Понятие структуры таблицы включает в себя:

— ключ;

— описание полей;

— ограничения ссылочной целостности между таблицами;

— ограничения на значения полей;

— пароли.

Ключ — поле или комбинация полей, данные в которых однозначно определяют каждую запись в таблице. Ключ обеспечивает:

— однозначную идентификацию записей таблицы;

— ускоренное выполнение запросов к БД;

— установление связи между отдельными таблицами в БД:

— использование ограничений ссылочной целостности.

Отношения (связи) между таблицами — связывание или соединение таблиц. Связи между таблицами можно устанавливать как при создании БД, так и при выполнении приложения, используя средства СУБД.

Выбор системы управления баз данных (СУБД) представляет собой сложную многопараметрическую задачу и является одним из важных этапов при разработке приложений баз данных. Выбранный программный продукт должен удовлетворять как текущим, так и будущим потребностям предприятия, при этом следует учитывать финансовые затраты на приобретение необходимого оборудования, самой системы, разработку необходимого программного обеспечения на ее основе, а также обучение персонала. Кроме того, необходимо убедиться, что новая СУБД способна принести предприятию реальные выгоды.

Очевидно, наиболее простой подход при выборе СУБД основан на оценке того, в какой мере существующие системы удовлетворяют основным требованиям создаваемого проекта информационной системы. Более сложным и дорогостоящим вариантом является создание испытательного проекта на основе нескольких СУБД и последующий выбор наиболее подходящего из кандидатов. Но и в этом случае необходимо ограничивать круг возможных систем, опираясь на некие критерии отбора. Вообще говоря, перечень требований к СУБД, используемых при анализе той или иной информационной системы, может изменяться в зависимости от поставленных целей. Тем не менее можно выделить несколько групп критериев:

— моделирование данных;

— особенности архитектуры и функциональные возможности;

— контроль работы системы;

— особенности разработки приложений;

— производительность;

— надежность;

— требования к рабочей среде;

— смешанные критерии.

Следует отметить, что по существующей практике решение об использовании той или иной СУБД принимает один человек — обычно, руководитель предприятия, а он может опираться отнюдь не на технические критерии. Здесь свою роль могут сыграть такие, с технической точки зрения, незначительные факторы как рекламная раскрутка компании-производителя СУБД, использование конкретных систем на других предприятиях, стоимость. При этом последний фактор может трактоваться в двух противоположных смыслах в зависимости от финансового состояния и политики предприятия. С одной стороны, это может быть принцип, — чем дороже, тем лучше. С другой стороны — культивирование почти бесплатного использования продукта, вплоть до «взлома» его лицензионной защиты. Очевидно, последний подход чреват коллизиями и не может привести к успеху в долгосрочной работе.

На данный момент, наиболее известными СУБД являются:

а) Пакет Oracle8i, наделенный самым развитым набором функций для работы с языком Java и доступа к данным через Интернет, системой оптимизации одновременного доступа. Единственным недостатком данной СУБД является сложность администрирования, однако все затраты на ее внедрение и освоение в последствии окупятся эффективной и надежной работой.

Среди основных свойств СУБД Oracle следует отметить такие, как:

— высочайшая надежность.

— возможность разбиения крупных баз данных на разделы (large-database partition), что дает возможность эффективно управлять гигантскими гигабайтными базами;

— наличие универсальных средств защиты информации;

— эффективные методы максимального повышения скорости обработки запросов;

— индексация по битовому отображению;

— свободные таблицы (в других СУБД все таблицы заполняются сразу при создании);

— распараллеливание операций в запросе.

— наличие широкого спектра средств разработки, мониторинга и администрирования.

— ориентация на интернет технологии.

— решения, не уступающие разработкам Oracle можно найти только в DB2 фирмы IBM. Ориентация на интернет технологии — основной девиз современных продуктов Oracle. В этой связи можно отметить пакеты interMedia, обеспечивающее обработку данных в мультимедийных форматах, и Jserver, встроенное средство для работы с языком Java, которое объединяет возможности языка Java с возможностями реляционных баз данных (возможность составлять на языке Java не только внутренние программы для баз данных (хранимые процедуры и триггеры), но и разрабатывать компоненты Enterprise JavaBeans и даже запустить их на сервере). Компоненты Enterprise JavaBeans представляют собой базовые модули из которых складываются Интернет-приложения на языке Java.

Фирма Oracle придерживается принципа, что всеми важными функциями необходимо управлять из единого центра, поэтому предлагаемый модуль interMedia предоставляет в распоряжение пользователей самые передовые возможности для работы с мультимедийными объектами:

— очень развитые средства для обработки аудио клипов;

— неподвижных изображений;

— видеофрагментов;

— географических данных (с целым набором функций связанных с определением местонахождения входящих в состав модуля Locator).

В Oracle8i реализуются лучшие на сегодняшний день средства для объектно-ориентированного конструирования баз данных, в том числе табличные структуры, допускающие наследование свойств и методов других табличных объектов БД, что позволят избежать ошибок при построении БД и облегчает их обслуживание.

Также необходимо отметить, что разработанная фирмой Oracle система оптимизации одновременного доступа (multiversioning concurrency) является одной из важнейших характеристик архитектуры Oracle (подобная функция есть лишь в СУБД InterBase компании InterBase компании Inprise). Данная функция позволяет исключить ситуацию, когда одному пользователю приходится ждать, пока другой завершит изменения в содержимое баз данных (т.е. в Oracle отсутствуют блокировки на чтение). Эта функция позволяет СУБД Oracle8i выполнять за секунду больше транзакций в расчете на одного пользователя, чем любая другая база данных. По уровню производительности при работе в WEB среде под LINUX Oracle занимает почетное второе место после СУБД MySQL, при этом значительно превосходя все другие СУБД по надежности и безопасности;

б) СУБД Microsoft SQL Server. Характеристики данной СУБД — это:

— простота администрирования;

— возможность подключения к Web;

— быстродействие и функциональные возможности механизма сервера СУБД;

— наличие средств удаленного доступа.

В комплект средств административного управления данной СУБД входит целый набор специальных мастеров и средств автоматической настройки параметров конфигурации. Также данная БД оснащена замечательными средствами тиражирования, позволяющими синхронизировать данные ПК с информацией БД и наоборот. Входящий в комплект поставки сервер OLAP дает возможность сохранять и анализировать все имеющиеся у пользователя данные. В принципе данная СУБД представляет собой современную полнофункциональную база данных, которая идеально подходит для малых и средних организаций. Необходимо заметить, что SQL Server уступает другим рассматриваемым СУБД по двум важным показателям: программируемость и средства работы. При разработке клиентских БД приложений на основе языков Java, HTML часто возникает проблема недостаточности программных средств SQL Server и пользоваться этой СУБД будет труднее, чем системами DB2, Informix, Oracle или Sybase. Общемировой тенденцией в XXI веке стал практически повсеместный переход на платформу LINUX, а SQL Server функционирует только в среде Windows. Поэтому использование SQL Server целесообразно, только если для доступа к содержимому БД используется исключительно стандарт ODBC, в противном случае лучше использовать другие СУБД;

в) СУБД IBM DB2 — результат почти 30-х опытно-конструкторских и исследовательских работ фирмы IBM. Последнюю на сегодня версию данной СУБД отличает один из наиболее продуманных наборов средств управления и оптимизации и механизм БД, допускающий наращивание от портативного ПК с Windows 95 до целого кластера больших ЭВМ S/390, работающих под управлением OS/390.

Пакет DB2 выпускается в двух редакциях: DB2 Workgroup и DB2 Enterprise Edition. В данной СУБД реализованы все известные по предшествующим версиям DB2 новаторские технологии механизма БД, такие, как распараллеливание обработки запроса, полный набор средств тиражирования, сводные таблицы запросов для повышения производительности БД, возможности объектно-ориентированного конструирования баз данных и средства языка Java. К этому надо добавить, что система DB2 оснащена полым набором мультимедиа-расширений, позволяющих сохранять текст, звук и видеофрагменты, изображения и географические данные и манипулировать ими. Можно говорить, что по возможностям масштабирования разработанная специалистами IBM технология кластеризации баз данных не имеет аналогов. Эти расширения существенно облегчают процесс разработки приложений для Web, а так же программ, содержащих фотоизображения и объемные текстовые отчеты. Система DB2 вполне конкурентоспособна и в качестве платформы для разработки приложжений т. к существует средство Stored Procedure Builder — автоматически преобразовывающее оператор SQL в соответствующий класс Java и включающее его в структуру базы данных. В DB2 значительно улучшена функциональная совместимость с другими СУБД: пакет позволяет использовать разработанную Microsoft спецификацию OLE DB, новый стандарт доступа к базам данных. Средства административного управления СУБД DB2, которые в новой версии переписаны на Java и могут быть получены из Web, заслуживают самой высокой оценки.

Основными недостатками данной СУБД является относительная сложность администрирования и отсутствие (пока) реализаций под популярные серверные ОС, например LINUX.

В данной СУБД благодаря Index Smart-Guide возможно осуществлять настройку, формируя оптимальные индексы для заданного числа обращений, характеризующего типичную нагрузку на БД. DB2 — единственный пакет позволяющий генерировать сводные таблицы, что значительно эффективность работы СУБД в качестве хранилищ данных. Сводная таблица — это временная рабочая область, используемая базой данных для хранения ответов на часто поступающие запросы. Ну что ж, можно сказать, что оснащенная новыми функциональными возможностями, а также средствами распараллеливания и возможностями выбора практически любого типа соединения и индексов (кроме разве что растровых индексов), модель DB2 превращается в самую недорогую из высокопроизводительных систем. Средства административного управления этой СУБД вполне соответствуют уровню решаемых задач, кроме того, она предоставляет исключительно широкие возможности для работы с мультимедиа-данными и для программирования (чего явно недостает системе Microsoft SQL Server);

г) MySQL — свободная реляционная система управления базами данных. Разработку и поддержку MySQL осуществляет корпорация Oracle, получившая права на торговую марку вместе с поглощённой Sun Microsystems, которая ранее приобрела шведскую компанию MySQL AB. Продукт распространяется как под GNU General Public License, так и под собственной коммерческой лицензией. Помимо этого, разработчики создают функциональность по заказу лицензионных пользователей, именно благодаря такому заказу почти в самых ранних версиях появился механизм репликации.

MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверов WAMP, AppServ, LAMP и в портативные сборки серверов Денвер, XAMPP. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.

Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого количества типов таблиц: пользователи могут выбрать как таблицы типа MyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL-лицензированию, в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц.

Максимальный размер таблиц в MySQL 3.22 до 4 ГБ, в последующих версиях максимальный размер до 8 млн ТБ;

д) Microsoft Access — это настольная система управления реляционными базами данных (СУБД), предназначенная для работы на автономном персональном компьютере (ПК) или локальной вычислительной сети под управлением семейства операционных систем Microsoft Windows (Windows 2000, Windows XP и Windows Server 2003).

СУБД Microsoft Access обладает мощными, удобными и гибкими средствами визуального проектирования объектов с помощью «Мастеров», что позволяет пользователю при минимальной предварительной подготовке довольно быстро создать полноценную информационную систему на уровне таблиц, запросов, форм и отчетов.

К основным возможностям СУБД Microsoft Access можно отнести следующие:

— проектирование базовых объектов — двумерные таблицы с полями разных типов данных;

— создание связей между таблицами, с поддержкой целостности данных, каскадного обновления полей и каскадного удаления записей;

— ввод, хранение, просмотр, сортировка, изменение и выборка данных из таблиц с использованием различных средств контроля информации, индексирования таблиц и аппарата алгебры логики;

— создание, модификация и использование производных объектов (запросов, форм и отчетов).

Microsoft Access является реляционной СУБД с небольшим количеством пользователей (100 пользователей), с среднем уровнем БД (до 1 Гб), проста в проектировании, реализации и использовании БД, имеющая мощную систему управления в БД.

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СБОРОЧНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ Разработка структуры информационно-поисковой системы для формирования технологического оборудования для сборочно-монтажных работ сводится к решению задач проектирования баз данных.

Основные понятия баз данных:

— сущность — любой конкретный или абстрактный объект в рассматриваемой предметной области. Сущности — базовые типы информации, которые хранятся в БД (студенты, клиенты, устройства и т. д.);

— экземпляр сущности — это конкретный представитель данной сущности;

— атрибут — свойство сущности в предметной области (например, для сущности устройства могут быть использованы следующие атрибуты: название, год изготовления, страна и т. д.);

— связь — взаимосвязь между сущностями в предметной области. Типы связей, между сущностями:

а) «1 — 1» — определяет такой тип связи между сущностями, А и В, когда каждому экземпляру сущности, А соответствует один и только один экземпляр сущности В, и наоборот;

б) «1 — М» — определяет такой тип связи между сущностями, А и В, когда одному экземпляру сущности, А может соответствовать ноль, один или несколько экземпляров сущности В, однако каждому экземпляру сущности В соответствует только один экземпляр сущности А;

в) «М — М» — определяет такой тип связи между сущностями, А и В, когда множеству экземпляров сущности, А соответствует множество (больше одного) экземпляров сущности В, и наоборот.

Проектирование базы данных для формирования технологического оборудования для сборочно-монтажных работ происходит в несколько этапов:

— определение предметной области и цели проектируемой базы данных;

— определение пользователей базы данных и их требование к информации;

— определение задач, которые будет решать база данных;

— построение инфологической модели;

— построение даталогической модели;

— построение физической модели;

— организация базы данных и построение приложений.

Предметной областью базы данных является технологическое оборудование для сборочно-монтажных работ, цель — предоставление информации об оборудовании, для выбора в зависимости от типа производства и доминирующих критериев.

Пользователями являются менеджеры по закупкам оборудования, руководство предприятия.

Задачи, решаемые базой данных, предоставление информации об оборудовании, разделение доступа к данным.

2.1 Построение инфологической (концептуальной) модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ Инфологическая (концептуальная) модель — описание предметной области на естественном языке, с применением математических формул (символов). При построении определяется сущности, атрибуты и связи между сущностями.

Инфологическая модель базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ представлена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 — Инфологическая модель базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

2.2 Построение логической (даталогической) модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ Логическое (даталогическое) проектирование — создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных, например, реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель — набор схем отношений, обычно с указанием первичных ключей, а также связей между отношениями, представляющих собой внешние ключи.

Логическая модель базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ представлена на рис. 2.2.

Описание связей между сущностями инфологической модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ представлены в табл. 2.1.

Рисунок 2.2 — Даталогическая модель базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ Таблица 2.1 — Описание связей между сущностями инфологической модели

2.3 Разработка физической модели базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ Физические модели баз данных определяют способы размещения данных в среде хранения и способы доступа к этим данным, которые поддерживаются на физическом уровне.

Для решения задачи способа доступа и хранения данных, определяются поля и типы данных полей созданных на логическом уровне таблиц.

В табл. 2.2 — 2.6 приводится описание и типы полей таблиц базы данных.

Таблица 2.2 — Поля таблицы «Виды выполняемых работ» базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

Таблица 2.3 — Поля таблицы «Вид идентификации» базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

Таблица 2.4 — Поля таблицы «Метод программирования» базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

Таблица 2.5 — Поля таблицы «Средства диагностики» базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ

Таблица 2.6 — Поля таблицы «Технологическое оборудование» базы данных технологического оборудования для сборочно-монтажных работ, страница 1

2.4 Выбор СУБД

Microsoft Access является настольной СУБД (система управления базами данных) реляционного типа, предназначена для создания быстрых, эффективных баз данных. Достоинством Access простой графический интерфейс, который позволяет не только создавать собственную базу данных, но и разрабатывать приложения, используя встроенные средства.

В Microsoft Access предусмотрены все необходимые средства для определения и обработки данных, а также для управления с большими объемами информации.

Microsoft Access возможно использовать как самостоятельную СУБД на отдельном персональном компьютере, так и в сети в режиме клиент-сервер, следовательно, данная СУБД имеет надежные средства защиты информации[5][6].

Главное окно программы Microsoft Access 2010 представлено на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 — Главное окно программного обеспечения Microsoft Access 2010

Основные объекты Microsoft Access:

а) таблица — объект, который определяется и используется для хранения данных. Для каждой таблицы можно определить первичный ключ и один или несколько индексов, помогающих ускорить доступ к данным. Пример создания таблицы средствами MS Access представлено на рис. 2.4;

Рисунок 2.4 — Пример создания таблицы в режиме конструктора

MS Access 2010

б) запрос — объект, который позволяет пользователю получить нужные данные из одной или нескольких таблиц. Пример создания запроса средствами MS Access представлено на рис. 2.5;

Рисунок 2.5 — Пример создания запроса средствами MS Access 2010

в) форма — объект, предназначенный в основном для ввода данных, отображения их на экране или управления работой приложения. С помощью формы можно в ответ на некоторое событие запустить макрос или процедуру VBA. Пример создания формы средствами MS Access представлено на рис. 2.6;

Рисунок 2.6 — Пример создания формы средствами MS Access

г) отчет — объект, предназначенный для создания документа, который впоследствии может быть распечатан или включен в документ другого приложения. Пример создания отчета средствами MS Access представлено на рис. 2.7;

Рисунок 2.7 — Пример создания отчета средствами MS Access

д) макрос — объект, представляющий собой структурированное описание одного или нескольких действий, которые должен выполнить Access в ответ на определенное событие. Пример создания макроса средствами MS Access представлено на рис. 2.8;

Рисунок 2.8 — Пример создания макроса, средствами MS Access 2010

е) модуль — объект, содержащий программы, написанные на языке Visual Basic для приложений. При создании модуля появляется дополнительное окно, представленное на рис. 2.9.

Рисунок 2.9 — Окно создания модуля, средствами MS Access 2010

Основные достоинства СУБД Access:

а) высокая степень универсальности и продуманность интерфейса, который рассчитан на работу с пользователями самой различной квалификации. В частности, реализована система управления объектами базы данных, позволяющая гибко и оперативно переходить из режима конструирования в режим их непосредственной эксплуатации;

б) глубоко развитые возможности интеграции с другими программными продуктами, входящими в состав Microsoft Office, а также с любыми программными продуктами, поддерживающими технологию OLE;

в) богатый набор визуальных средств разработки (для выполнения почти всех основных операций Access предлагает большое количество Мастеров (Wizards));

г) хранение данных в виде таблиц;

д) возможность связывания данных хранящихся в разных таблицах;

е) возможность работы с другими БД таких как Paradox, FoxPro;

ж) позволяет устанавливать связь с другими программами из пакета MS Office;

з) Возможность интеграции с Visual Basic Application или Delphi.

Microsoft Access является реляционной СУБД с небольшим количеством пользователей (100 пользователей), с среднем уровнем БД (до 1 Гб), проста в проектировании, реализации и использовании БД, имеющая мощную систему управления в БД.

2.5 Расчет надежности В борьбе со сложностью ПО используются две концепции:

— иерархическая структура. Иерархия позволяет разбить систему по уровням понимания (абстракции, управления). Концепция уровней позволяет анализировать систему, скрывая несущественные для данного уровня детали реализации других уровней. Иерархия позволяет понимать, проектировать и описывать сложные системы;

— независимость. В соответствии с этой концепцией, для минимизации сложности, необходимо максимально усилить независимость элементов системы. Это означает такую декомпозицию системы, чтобы её высокочастотная динамика была заключена в отдельных компонентах, а межкомпонентные взаимодействия (связи) описывали только низкочастотную динамику системы.

Методы обнаружения ошибок, которые базируются на введении в ПО системы различных видов избыточности:

— временная избыточность. Использование части производительности ЭВМ для контроля исполнения и восстановления работоспособности ПО после сбоя;

— информационная избыточность. Дублирование части данных информационной системы для обеспечения надёжности и контроля достоверности данных;

— программная избыточность включает в себя: взаимное недоверие — компоненты системы проектируются, исходя из предположения, что другие компоненты и исходные данные содержат ошибки, и должны пытаться их обнаружить; немедленное обнаружение и регистрацию ошибок; выполнение одинаковых функций разными модулями системы и сопоставление результатов обработки; контроль и восстановление данных с использованием других видов избыточности.

Задача обеспечения ПО устойчивости к ошибкам направлены на применение методов минимизации ущерба, вызванного появлением ошибок, и включают в себя:

— обработку сбоев аппаратуры;

— повторное выполнение операций;

— динамическое изменение конфигурации;

— сокращенное обслуживание в случае отказа отдельных функций системы;

— копирование и восстановление данных;

— изоляцию ошибок.

Дается 4 группы принципов обеспечения надежности:

— предупреждение ошибок;

— обнаружение ошибок;

— исправление ошибок;

— обеспечение устойчивости к ошибкам.

Действия, направленные на минимизацию ошибок и сбоев:

— предотвращение ошибок за счет структурного программирования;

— сокрытие информации или дозированный доступ к данным со стороны программных средств и объектов в объектно-ориентированном программировании;

— отладка;

— устойчивость к сбоям;

— обработка исключительных ситуаций (перехват ошибок, например, деление на ноль) и локализация ошибок и сбоев;

— восстановление программы после сбоя.

Для оценки допустимого количества ошибок, исходя из соотношения 1 ошибка на 1000 операндов, воспользуемся формулой:

(2.1)

где — количество операндов в программе.

Согласно модели Холстеда количество ошибок в программе после окончания её разработки можно оценить по формуле:

(2.2)

где — коэффициент пропорциональности;

и — число операторов и операндов в программном средстве, соответственно.

Для более точной оценки сложности программы можно также вычислить значение показателя структурной сложности программы:

(2.3)

где — количество альтернативных маршрутов;

— число ветвлений, встречающихся на i-том маршруте.

На основании количества операндов и показателя структурной сложности можно вычислить значение оценки количества дефектов по следующей формуле:

(2.4)

Связь интенсивности потока отказов с уровнем дефективности ПО может быть описана следующей формулой:

(2.5)

где — количество операторов в коде программы.

Результаты расчётов при = 300, = 200, M = 10 в (2.1) — (2.5), различных оценок дефективности (по количеству ошибок) программы приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 — Результаты расчётов допустимого количества ошибок и интенсивности потока отказов с уровнем дефективности ПО

3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВОЙ СИСТЕМЫ