3 ЛАБА. Лабораторная работа 3 по дисциплине Проектирование информационных систем
 Скачать 230 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Факультет экономики и менеджмента Кафедра бизнес-информатики Лабораторная работа №3 по дисциплине «Проектирование информационных систем» Выполнили студенты гр. БИ-31-1 _____________ /Плотникова Е.В., Еремеев Ю.И./ Проверил Доцент ______________________________ /Петров И.Е./ 2014 Тема: Разработка технического задания на разработку ИС Цель работы: Получение практических навыков составления технического задания на автоматизированную информационную систему. Задание: разработать проект технического задания на программное изделие для ИС. Руководствоваться требованиями Единой системы программной документации (ЕСПД), в частности, ГОСТом 19.201-78.
Условное обозначение системы: Модуль «Расписание» Определения Расписание – программный комплекс для автоматизированного составления расписания. Аудитория по записи – аудитория, представляющая собой разделяемый ресурс с возможностью записи на определенное время Курс по выбору – учебный курс, планируемый в семестровом плане, прохождение которого выбирается студентом самостоятельно путем записи на него; Курс с произвольными группами – учебный курс, в котором проходящие его студенты могут быть перераспределены по новым группам, отличным от академических (например, физвоспитание с разделением на группы по секциям, иностранный язык с разделением на группы по уровню владения языком и т.п.);
Перечень документов, регламентирующих автоматизируемую деятельность
Перечень документов, регламентирующих разработку системы и ТЗ 1. ГОСТ 24.104-85 "Автоматизированные системы управления. Общие требования". 2. ГОСТ 34.201-89 "Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем". 3. ГОСТ 34.601-90 "Автоматизированные системы. Стадии создания". 4. ГОСТ 34.602-89 "Техническое задание на создание автоматизированной системы" Перечень классификаторов, используемых при разработке системы
Система расписания занятий служит для сведения в единую взаимосвязанную систему учащихся (обычно в виде учебных групп), преподавателей, учебных предметов и назначенных для проведения занятий мест — аудиторий, причём занятий строго определённое планом количество. Занятие делятся по типам на лекции, лабораторные, практики, семинарские и другие. Потребителями расписания являются: 1. Администрация ВУЗа; 2. Преподаватели; 3. Студенты; 4. Сторонние потребители (в том числе проверяющие и контролирующие организации).
Первоначальное представление заказчику созданного макета расписания на электронном носителе. Обсуждение и внесение коррективов в расписание. Расписание включает в себя:
Функции модуля и роли в нём В модуле «Расписание» должны быть реализованы следующие роли:
Функции:
Функции:
Функции:
Функции:
Кроме того, ряд функций в модуле предоставляется всем авторизованным пользователям портала. Ниже приведена таблица ролей. Допускается назначение одному пользователю сразу нескольких ролей, при этом ему становятся доступными все функции этих ролей.
2.5. События и реакция на них Модуль «Расписание» генерирует следующие системные события:
После отмены либо переноса в другую аудиторию заявки на работу в аудитории по записи отсылается сообщение пользователю, подавшему заявку. После утверждения расписания заведующий кафедрой может выставить занятие в то время, на которое были поданы заявки на работу. Все поданные заявки, которые к этому времени не были перенесены в другую аудиторию, отменяются, а подавшим их пользователям присылается информационное сообщение. 2.6. Требования к выдерживаемой нагрузке Модуль «Расписание» должен поддерживать одновременную работу не менее 10 преподавателей. Скорость задержки при выставлении дополнительного занятия в расписание должна быть не более 5 секунд. Модуль «Расписание» должен выдерживать не меньше 100 запросов в минуту о расписании на конкретную неделю для конкретного пользователя. Время расчета некорректностей в импортированном расписании для всего вуза в целом при количестве найденных некорректностей <=10 должно составлять не более:
Плановое начало выполнения работ: 24.10.2014г. Плановое окончание работ: 24.12.2014 г. После завершения разработки модуля комиссией устанавливается соответствие разработанного модуля техническому заданию и оформляется акт выполненных работ. После обучения персонала и завершения опытной эксплуатации модуля оформляется акт сдачи-приемки модуля в промышленную эксплуатацию. На рис. 1. Изображена модель функциональной нагрузке в контексте модели деятельности ВУЗа. 
Алгоритм поиска оптимального расписания носит итерационный характер и представляет собой процесс движения от одного допустимого расписания к другому в направлении роста показателей качества решения. Соответственно, выделим три основные задачи разработки алгоритмов: 1) построение одного или множества опорных допустимых расписаний; 2) оценка качества данного расписания; 3) поиск подмножества парето-оптимальных расписаний путем последовательного изменения текущего расписания (или множества расписаний) в направлении его (их) улучшения в соответствии с принятыми показателями качества. В задачах составления расписания учитывают два типа требований: жесткие, выполнение которых определяет допустимость расписания, и нежесткие, определяющие его качество. Так как в рассматриваемом алгоритме процесс поиска расписания — это последовательный переход от одного допустимого расписания к другому допустимому, то при оценке качества расписания учтем только нежесткие требования. Сформулируем качественное понимание «справедливости» расписания: будем называть его справедливым, если среди субъектов — участников учебного процесса нет такого, чьи интересы учтены значительно хуже других. Тогда вместо одного скалярного показателя качества расписания целесообразно использовать два: - средневзвешенную оценку штрафов за полное или частичное невыполнение требований, предъявляемых к расписанию; - наибольший штраф среди штрафов, назначаемых за полное или частичное невыполнение требований участников расписания. Для формализации показателей качества расписания необходима схема формализации требований, предъявляемых к расписанию. . Каждое требование в экспертной системе изначально характеризуется следующим: 1) смысловой функцией, которая дает обобщенную характеристику отклонения текущего расписания от ситуации идеального выполнения требования; 2) лингвистической переменной «приоритет требования», например с множеством значений T = {«высокий», «средний», «низкий»}; 3) весом требования [0,1]; 4) областью допустимых значений смысловой функции; 5) целевой функцией требования. Кратко суть соответствующего подхода можно описать следующим образом. Первоначально частные показатели качества расписания формируются как четкие скалярные вещественные переменные, в со вокупности образующие векторный показатель качества расписания. Четкому множеству значений каждого частного показателя сопоставляется лингвистическая переменная, значения которой характеризуют степень выполнения нежестких ограничений, предъявляемых к расписанию. Далее каждому значению лингвистической переменной сопоставляется функция принадлежности. После этого по известным схемам с использованием нечетких предикатных правил строится экспертная система оценки качества расписания. Большинство эвристических алгоритмов поиска оптимального расписания — итерационные. Процесс поиска в них — это движение от одного допустимого расписания к другому в направлении улучшения его качества. Отправная точка такого поиска — опорное расписание, результат — расписание, качество которого улучшить нельзя. Поскольку множество результирующих неулучшаемых расписаний может быть обширно (парето-множество), то с учетом зависимости результата поиска от начального расписания целесообразно в качестве опорного использовать не одно, а множество расписаний. В этом случае на основе каждого элемента рассматриваемого множества опорных расписаний организуется независимый процесс поиска подмножества парето-оптимальных расписаний. Чтобы полученное расписание удовлетворяло условиям допустимости, необходимо выполнение следующих жестких требований (в скобках дается эквивалентная формулировка «на языке связей»): — в каждой группе должны быть проведены все запланированные занятия (каждому занятию должна быть сопоставлена ровно одна активная связь); — в каждой группе в каждый момент времени может проводиться не более одного занятия (в расписании каждой группы каждой паре может быть сопоставлена только одна активная связь); — каждый преподаватель в каждый момент времени может вести неболее одного занятия (каждому преподавателю на каждой паре сопоставляется только одна активная связь); — множество занятий, проводящихся в каждый момент времени, не должно выходить за рамки имеющегося объема аудиторного фонда (множество занятий, установленных в расписании на данной паре с помощью активных связей, не должно выходить за рамки имеющегося объема аудиторного фонда). Построенная таким образом структура представления данных учитывает все накладываемые на задачу ограничения, за исключением тех, в которых учитывается взаимное расположение различных дисциплин в готовом расписании. Алгоритм построения одного опорного расписания является итерационным. Работа алгоритма начинается с пустого расписания. На каждой итерации в текущее расписание добавляется очередное занятие, при этом сохраняется корректность (допустимость) расписания. Данный процесс продолжается до тех пор, пока все занятия не будут размещены в расписании либо не будет показано, что такого размещения не существует. Рассмотрим основные элементы алгоритма. Шаг 1. Строим описанную в предыдущем разделе структуру представления данных для обеих подзадач из числа выделенных в начале раздела 1 без указания активных связей. Рассчитаем в этих структурах вес, соответствующий каждой связи, а также доступный на каждой паре объем аудиторного фонда для занятий каждого типа. Далее на шагах 2—4 рассматривается алгоритм распределения занятий во временной сетке вуза, то есть решения первой подзадачи. Алгоритм распределения занятий по аудиториям (вторая подзадача) строится аналогично. Шаг 2. Если нераспределенных занятий нет, то алгоритм заканчивает работу. Если же ситуация иная, то среди всех доступных связей выберем активную (указание для данного занятия активной связи эквивалентно размещению его в расписании). Правила выбора активной связи таковы: 1) если занятие имеет только один вариант размещения в расписании, то связь, реализующая данный вариант, становится претендентом на активную связь; 2) если найдена только одна связь — претендент на активную, назначим ее активной и переходим к шагу 3. Если таких связей несколько, то проверим их на совместность. Связи будем называть совместными, если назначение их активными не приводит к нарушению жестких требований задачи. В случае совместности полученных связей назначаем их активными и переходим к шагу 3, в противном случае — к шагу 4; 3) если в предыдущих пунктах ни одной активной связи найти неудалось, то в качестве активной назначим связь с наибольшим весом и переходим к шагу 3. Шаг 3. Исключим из дальнейшего рассмотрения все связи, противоречащие установленным активным связям. Вследствие этого изменятся веса некоторых связей; пересчитаем их и перейдем к шагу 2. Шаг 4. Занятия могут оказаться несовместными, если для них необходимы ресурсы, использованные занятиями, уже размещенными в расписании. Для того чтобы такие занятия сделать совместными, необходимо высвободить нужные ресурсы по следующему алгоритму: 1) составим список размещенных в расписании занятий, исполь- зующих недостающие ресурсы, и рассмотрим занятие из списка, раз- мещенное в расписании последним; 2) высвободим необходимый для несовместных занятий ресурс, с этой целью укажем рассматриваемому занятию альтернативную ак- тивную связь. Если такой связи не существует (то есть других связей нет или они заблокированы), то рассмотрим следующее занятие из списка и перейдем к началу пункта 2 данного шага. Если все занятия из списка рассмотрены, то попытаемся на основе аналогичного алгоритма высво- бодить ресурсы для перемещения активных связей занятий из рассмат- риваемого списка. Будем повторять данную процедуру до тех пор, пока не высвободим необходимые ресурсы для несовместных занятий или не покажем, что это сделать невозможно (для этого потребуется после- довательно перебрать все возможные варианты его освобождения), и тогда алгоритм завершает работу; 3) если необходимый ресурс найден, то укажем для рассматривае- мых занятий соответствующие активные связи и перейдем к шагу 3. Следует отметить, что вес связи не только является выражением степени удовлетворения требований участников расписания, но и учитывает сложную структуру взаимосвязей между преподавателями и группами. Так как в алгоритме построения опорного расписания на этапе выбора активной связи при равных условиях выбирается связь с наибольшим весом, то предпочтение отдается связям, задействующим наименее загруженные пары в расписании преподавателя и группы, и занятиям, имеющим наименьшее число вариантов размещения в расписании. Описанный алгоритм строит одно опорное расписание. Для получения множества опорных расписаний необходимо реализовать распараллеливание процесса построения расписания. Для этого на этапе выбора активной связи в случае равенства или близости весов нескольких связей на основе данной структуры строятся две новые. Для этих двух структур процессы построения продолжаются независимо друг от друга. После завершения работы алгоритма из множества полученных расписаний отбирается нужное количество наиболее непохожих — они и составляют опорное множество допустимых расписаний.
Создание договоров с преподавателями
     Ввод графиков учебного процесса Закрепление преподавателей Настройка периодов Ввод правил Настройка Распределение занятий по подгруппам и аудиториям            Расписание учебной практики  Графики учебного процесса     2. Ввод расписания 3.Печать расписания 4.Обслуживание расписания |
бобщённый механизм составления расписания