Автоматизация технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных intranet/internet систем и сетей на базе технологий RAD

Актуальность работы. Применение сред быстрого программирования RAD для Windows позволяет существенно снизить временные и стоимостные затраты на разработку Web-приложений для сетей Intranet/Internet. В свою очередь, использование Web-технологий при работе с приложениями в архитектуре клиент-сервер обеспечивает простую возможность создания программ с трёхзвенной архитектурой: клиент, сервер, сервер баз данных (БД). Такой подход практически полностью снимает ограничения на системные требования к клиентским ЭВМ, а также намного упрощает поддержку и сопровождение сложного приложения. Применение централизованных Intranet/Internet систем позволяет существенно снизить аппаратно-программные требования к клиентским ЭВМ, сводя их фактически к терминалам. Сфера применения таких систем довольно широка и разнообразна.

Значительный вклад в развитие теории и создание принципов построения информационно-расчетных Intranet/Internet систем, методов снижения затрат на их разработку внесли: Fr. P. Brooks, В. Boehm, С. Б. Дунаев, И. В. Шапошников, И. Н. Кузнецов, Ю. И. Волков, В. А. Будилов, К. Ланг, Дж. Чоу, Br. Barrington, С. В. Мальцева, A.M. Андрианов, М. Brown, J. Jung, Т. Savola, Н. Э. Михайловский и другие.

В мировой практике создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем наибольшую известность получили работы фирм: Microsoft Corp., Intel Corp., TopSpeed Corp., SoftVelocity Inc. (США) — Epsylon Technologies (Россия).

Основные виды приложений, успешно реализуемых при помощи технологии автоматизированной разработки информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологий RAD:

— обучающие дистанционные системы;

— системы контроля удаленных объектов (с ограничениями при работе в реальном масштабе времени);

— системы контроля и управления медленными технологическими процессами;

— системы широкого применения для населения при взаимодействии посредством модемного соединения с сетью интернет;

— различные Web-сайты (корпоративные сайты, интернет магазины и др.).

Применение автоматизированного технологического процесса создания информационно-расчетных систем позволяет:

— существенно снизить затраты на разработку систем удаленного контроля;

— улучшить диагностику при возможных повреждениях оборудования;

— свести к минимуму влияние человеческого фактора на съем и регистрацию измерительной информации;

— сохранять информацию в удобном для дальнейшей обработки виде.

Таким образом, поиск научных и технических решений, позволяющих наиболее эффективно создавать распределенные информационно-расчетные системы, весьма актуален.

Цель работы заключается в разработке методов и средств снижения затрат на разработку эффективных распределенных информационно-расчетных систем.

Цель работы достигается при выполнении следующих основных задач исследования:

— обосновать выбор программных средств и решений для реализации программного пакета и автоматизированного технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологий RAD;

— разработать структурную схему работы распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем;

— разработать программные средства, позволяющие создавать информационно-расчетные приложения в одной из распространенных сред быстрого программирования RAD;

— разработать автоматизированный технологический процесс создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем с применением технологий RAD на базе разработанных программных средств для снижения временных и прочих затрат на разработку систем;

— разработать методику расчета и снижения стоимости разработки систем- -разработать и внедрить с целью практической проверки теоретических результатов системы, созданные при помощи автоматизированного технологического процесса создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе технологий RAD.

Методы исследований. Теоретические исследования базировались на фундаментальных положениях наук по теории и построению ПО, на современных представлениях вопросов анализа и синтеза открытых информационных систем. Экспериметальные исследования проведены на ЭВМ типа IBM PC AT различной конфигурации как в сети интранет, так и в интернет. Обработка результатов экспериментальных исследований выполнялась с использованием ЭВМ и методов теории вероятности, математической статистики.

Научная новизна работы состоит в создании теории, принципов построения и совокупности научно обоснованных технических решений, обеспечивающих автоматизацию процесса построения высокоэффективных распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологий RAD. В ходе выполнения диссертационной работы получен ряд новых научных результатов:

— проведен сравнительный анализ средств разработки информационно-расчетных Intranet/Internet систем, предназначенных для различных сред программирования;

— разработаны теория и принципы построения распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологий RAD- -разработан набор программных средств для создания распределенных информационно-расчетных систем;

— разработан автоматизированный технологический процесс создания информационно-расчетных систем;

— разработана методика расчета и оптимизации стоимости разработки распределенных информационно-расчетных систем при помощи автоматизированного технологического процесса.

Практическая значимость результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в разработке программных средств для создания распределенных информационно-расчетных приложений в среде быстрой разработки Clarion для Windows. Разработан автоматизированный технологический процесс создания распределенных информационно-расчетных систем на базе разработанных программных средств. Разработана методика расчета и оптимизации затрат на разработку систем при помощи автоматизированного технологического процесса создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе технологий RAD, основанная на применении конструктивной модели затрат СОСОМО II. Применение этой модели позволило повысить точность расчета затратности разработки систем по сравнению с методом экспертной оценки. Экспериментальные исследования позволили уточнить параметры модели, что привело к повышению точности оценки затрат уже на начальном этапе разработки на 10−15%. Разработаны рекомендации по созданию систем контроля физических объектов в реальном масштабе времени.

Программные средства, автоматизированный технологический процесс создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем, рекомендации для проектирования и эксплуатации и другие разработки диссертационого исследования были использованы для создания различных информационно-расчетных систем, которые впоследствии были внедрены в предприятии ЗАО «Аэропорт Москва», ООО «АРСИС», а также в учебный процесс МИЭТ. Существенное снижение количества задействованных разработчиков, сокращение затрачиваемого на разработку времени, а также возможность двухрежимного использования созданных информационно-расчетных приложений привело к значительному снижению затрат на разработку информационных систем. Во всех разработанных системах аппаратно-программные требования к клиентским ЭВМ минимальны и соответствуют требованиям, предъявляемым к системам, созданным при помощи классических технологий Web программирования. Требования, предъявляемые к серверным ЭВМ, ниже, чем у существующих решений, благодаря существенному упрощению части администрирования серверных задач и клиентских сессий. Кроме того, возможность распределения нагрузки между несколькими серверами, объединенными в локальную сеть интранет, позволяет увеличить количество одновременных клиентских сессий. Помимо функциональных возможностей автоматизированный технологический процесс создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе технологий RAD позволяет также создавать полноценный дизайн приложений на основе языка разметки HTML и технологии каскадных стилей CSS2, обеспечивая возможность создания различного рода Web-сайтов.

Достоверность полученных результатов подтверждается хорошим совпадением теоретически обоснованных и практически полученных данных, что доказывает корректность предположений, подходов и методов, предложенных автором работы. Результаты диссертации использованы в различных классах информационно-расчетных систем, а также в учебном процессе. Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично. Главными из них являются:

— разработка принципов построения распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологии RAD;

— разработка набора программных средств для автоматизированного создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологии RAD Clarion для Windows;

— разработка автоматизированного технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологий RAD;

— разработка методики расчета и оптимизации стоимости разработки на основе конструктивной модели затрат СОСОМОII;

— разработаны различные информационно-расчетные системы, которые были внедрены на предприятии ЗАО «Аэропорт Москва», ООО «АРСИС» и в учебный процесс МИЭТ;

— автор диссертации принимал активное участие в разработке структурных и принципиальных электрических схем, документации, требований и методик испытаний и проведении инсталляционных и сопроводительных работ в местах эксплуатации разработанных информационно-расчетных Intranet/Internet систем.

Внедрение результатов работы. Результаты теоретических исследований, проведенных в ходе выполнения диссертационной работы, внедрены в следующие объекты и процессы:

— подсистемы АСУ ПХД (производственно-хозяйственной деятельности) для дистанционного получения клиентом по номеру авианакладной AWB информации о сотоянии груза по БД AMCHAOS, а также для дистанционного интерактивного бронирования мест на грузовые авиаперевозки в БД AMCHAOS на предприятии ЗАО «Аэропорт Москва» в рамках договора на проведение опытно-конструкторской работы № 4.114/03 от «01.01.03 ««Разработка Интернет-сайта ЗАО «Аэропорт Москва» и техническое проектирование дополнительных подсистем АСУ ПХД (производственно-хозяйственной деятельности)» ;

— удаленная система контроля вибрационного фона чистых помещений на кафедре Технической механики МИЭТ. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре Технической механики в лекционный курс дисциплины «Механика интегральных структур»: «Методы обнаружения, контроля, трансляции, документирования, отображения причин превышения вибрационного фона в микроэлектронной промышленности. Удаленный контроль виброфона посредством сети интернет». Внедрение подтверждено актами. Внедрение позволило:

— сократить время разработки подсистем АСУ ПХД на 40% по сравнению с классическими технологиями разработки динамических сайтов;

— повысить скорость доступа к БД ORACLE на 20% по сравнению со штатными средствами доступа к данным через ASP;

— сохранить требования к клиентским ЭВМ и ПО такими же, как в случае применения стандартных Web технологий;

— увеличить количество одновременно обслуживаемых клиентов в несколько раз по отношению к рекомендуемому (50 клиентских сессий), в том числе в существующих решениях, за счет распределения нагрузки между несколькими серверными ЭВМ, только одна из которых является интернет сервером. На защиту выносятся:

1.Научно обоснованные технические решения, способы и принципы построения распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем.

2.Набор программных средств для создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на базе технологии RAD Clarion.

3.Автоматизированный технологический процесс создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе технологий RAD.

4.Методика расчета и оптимизации стоимости разработки распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем на основе конструктивной модели затрат СОСОМОII.

5.Результаты экспериментальных исследований, внедрения и испытаний систем, практически подтверждающих высокую эффективность примененя автоматизированного технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе RAD. Апробация работы, публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались на межвузовских конференциях студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» в 2000, 2001, 2002 годах, а также на всероссийской конференции «Микроэлектроника и информатика» в 2002 году. Основные положения диссертационой работы опубликованы в семи печатных работах автора.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Содержит 184 страницы машинописного текста, 42 рисунка, 15 таблиц и список литературы из 81 наименования.

Выводы по пятой главе.

1. Применение разработанных программных средств и авоматизированного технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем позволяет реализовать эффективные системы различного применения.

2. Благодаря минимальным требованиям к ЭВМ клиентов и возможности создания двухрежимных приложений разработанные системы могут быть использованы в локальной сети интранет, в глобальной сети интернет, а также как обычные Windows-приложения.

3. Благодаря возможности высокоэффективного доступа к БД (прирост скорости обмена с БД до 20%), а также возможности взаимодействия с внешними расчетными библиотеками и пакетами программ возможна реализация, например, прогнозирующих систем, использующих статистические методы расчетов.

4. Применение автоматизированного технологического процесса создания информационно-расчетных систем требует существенно более простой настройки сервера для работы систем в режиме Web.

5. Были разработаны подсистемы АСУ ПХД для удаленного получения информации о состоянии груза по авианакладной AWB и внедрены на предприятии ЗАО «Аэропорт Москва» в рамках договора на проведение опытно-конструкторской работы № 4.114/03 от «01.01.03 ««Разработка Интернет-сайта ЗАО «Аэропорт Москва» и техническое проектирование дополнительных подсистем АСУ ПХД». Экономический эффект составил 65 тыс. руб.

6. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре Технической механики в лекционный курс дисциплины «Механика интегральных структур»: «Методы обнаружения, контроля, трансляции, документирования, отображения причин превышения вибрационного фона в микроэлектронной промышленности. Удаленный контроль виброфона посредством сети интернет» .

Затраты на разработку и реализацию указанных систем были существенно снижены благодаря применению автоматизированного технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных систем на базе RAD, поскольку по отношению к конкурирующим технологиям и программным продуктам в нем минимизировано количество применяемых средств и языков программирования, а, следовательно, и количество требуемых разработчиков различной специализации. Например, по сравнению с SoftVelocity Clarion Internet Connect 2 предложенный подход дает экономию в 30−50% (и более) от общего времени разработки.

Заключение

.

1. Задача создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем является одним из приоритетных и перспективных направлений автоматизации технологических процессов.

2. Проведенный анализ состояния показал, что существующие решения не обеспечивают оптимального соотношения «качество — затраты».

3. Для создания эффективных и экономически целесообразных решений был разработан набор программных средств, а на его основе автоматизированный технологический процесс создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем с применением технологии RAD Clarion для Windows.

4. Выбор высокоуровнегого языка 4-го поколения Clarion с развитыми функциями RAD и механизмом шаблонного программирования позволил сократить затраты на разработку в 2−3 раза по сравнению с другими средами.

5. Предложенный подход позволяет использовать в Web возможности Windows-приложений с минимальными затратами. В частности, применение специализированных средств доступа к БД позволяет получить прирост скорости обмена с сервером БД до 20%.

6. Низкие аппаратно-программные требования, предъявляемые к разрабатываемым системам, позволяют применять автоматизированный технологический процесс создания информационно-расчетных систем для очень широкого круга задач. При этом требования к клиентским ЭВМ минимальны для задач такого рода. Возможность распределения нагрузки между серверами в локальной сети позволяет повысить количество одновременных клиентских сессий.

7. Настройка сервера и сопровождение разработанных систем осуществляется намного проще, чем в случае использования существующих решений.

8. В основу разработанного пакета программных средств положен принцип открытости ПО, что позволяет «подстроить» его для более эффективного использования конкретным предприятием для конкретной задачи.

9. Выбранное системное и прикладное программное обеспечение (ОС Windows, JazzAge ActiveX) не накладывает жестких ограничений на используемый язык программирования и среду разработки. Предложенные принципы построения распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем допускают применение большинства сред RAD.

10.Для расчета затрат на разработку систем предлагается использование модели СОСОМО II. Накапливая собственный опыт использования модели СОСОМО II, а также используя ее для расчетов затрат на разных этапах работы можно существенно повысить ее точность (на 20−30%, иногда выше), а следственно снизить риск неправильной оценки затратности проектов.

И.В результате экспериментальных исследований были получены параметры модели СОСОМО II для автоматизированной технологии создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем. Их применение позволяет повысить точность оценки затрат уже на начальном этапе на 1015%.

12.Были разработаны подсистемы АСУ ПХД для удаленного получения информации о состоянии груза по авианакладной AWB и внедрены на предприятии ЗАО «Аэропорт Москва» в рамках договора на проведение опытно-конструкторской работы № 4.114/03 от «01.01.03 ««Разработка Интернет-сайта ЗАО «Аэропорт Москва» и техническое проектирование дополнительных подсистем АСУ ПХД». Экономический эффект составил 65 тыс. руб.

13.Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на кафедре Технической механики в лекционный курс дисциплины «Механика интегральных структур»: «Методы обнаружения, контроля, трансляции, документирования, отображения причин превышения вибрационного фона в микроэлектронной промышленности. Удаленный контроль виброфона посредством сети интернет» .