Автоматизация технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных intranet/internet систем и сетей на базе технологий RAD тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Артюшенков, Сергей Николаевич

• Артюшенков, Сергей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Артюшенков, Сергей Николаевич

Введение.

Глава 1. Состояние проблемы, объект исследования, задачи исследования.

1.1 Общие положения.

1.2 Обзор существующих программных средств для разработки систем удаленного управления.

1.2.1 TopSpeed Clarion InternetConnect.

1.2.2 SoftVelocity Clarion InternetConnect 2.

1.2.3 Microsoft ASP.NET Web Forms.

1.2.4 SoftVelocity Clarion ASP.

1.2.5 SoftVelocity ClarioNet.

1.2.6 Epsylon Technologies Baikonur.

1.3 Сравнительный анализ достоинств и недостатков существующих решений. Обоснование выбора способа удаленного клиент-серверного взаимодействия информационно-расчетных систем.

1.4 Цели и задачи диссертационной работы.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Разработка средств автоматизации технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем.

2.1 Общие положения.

2.2 Выбор способа удаленного взаимодействия клиентской и серверной части программного обеспечения.

2.3 Определение струюуры программного обеспечения.

2.3.1 Клиентское программное обеспечение.

2.3.2 Серверное программное обеспечение.

2.3.3 Вспомогательное программное обеспечение.

2.4 Реализация программного обеспечения для удаленного управления в среде' программирования Clarion for Windows.

2.4.1 Разработка шаблонов для создания серверных компонентов программного обеспечения.

2.4.2 Исследование и разработка генератора терминальных клиентских страниц. Возможности и ограничения.

2.4.3 Разработка программы для регистрации серверных компонентов.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Разработка автоматизированного технологического процесса создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей.

3.1 Общие положения.

3.2 Требования к удаленным объектам. Формализация физических объектов.

3.3 Интерфейс взаимодействия программного обеспечения с физическими объектами. Требования к аппаратному обеспечению.

3.4 Разработка программного обеспечения удаленного управления.

3.4.1 Разработка алгоритма управляющей программы.

3.4.2 Разработка графического интерфейса пользователя управляющей программы.

3.4.3 Реализация логики работы, расчетной части, взаимодействия с базой данных.

3.5 Регистрация серверного компонента в операционной системе.

3.6 Тестирование системы внутренними средствами.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Методика расчета и оптимизации затрат на разработку распределенных многокомпонентных информационно-расчетных систем с использованием автоматизированного технологического процесса.

4.1 Общие положения.

4.2 Выбор модели производственного процесса создания информационно-расчетной системы.

4.3 Выбор модели расчета затрат на разработку информационно-расчетной системы.

4.3.1 Основные модели оценки размеров проекта.

4.3.2 Факторы оценки качества моделей определения объемов работ при разработке информационной системы.

4.3.3 Сравнительная характеристика моделей определения объема работ при разработке информационных систем.

4.4 Расчет стоимости и оптимизация затрат на разработку распределенной информационно-расчетной системы на основе модели СОСОМО П.

Выводы по четвертой главе.

Глава 5. Применение автоматизированного технологического процесса создания распределенных информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе технологий RAD.

5.1 Общие положения.

5.2 Возможности, особенности и ограничения применения автоматизированного технологического процесса создания информационно-расчетных Intranet/Internet систем и сетей на базе технологий RAD.

5.3 Разработка подсистем АСУ ПХД ЗАО "Аэропорт Москва" для работы с БД AMCHAOS посредством сети интернет.

5.3.1 Разработка подсистемы АСУ ПХД ЗАО "Аэропорт Москва" для удаленного получения информации о состоянии груза по авианакладной AWB в БД AMCHAOS.

5.3.2 Разработка подсистемы АСУ ПХД ЗАО "Аэропорт Москва" для удаленного бронирования грузоперевозок в БД AMCHAOS.

5.3.3 Анализ эксплуатационных характеристик разработанных подсистем.

5.4 Разработка системы удаленного контроля вибрационного фона чистых помещений микроэлектронной промышленности.

Выводы по пятой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Артюшенков, Сергей Николаевич

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".

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Артюшенков, Сергей Николаевич, 2003 год

1. Надеждин О. Все браузеры Интернета. — М.: Майор, 2003.-512с.

2. Е.В. Броварский. В Интернет с Netscape! Новое поколение лучших программ для Интернета. - М.: Солон-Р, 2000. - 240 с.

3. Артюшенков С.Н. Создание Web-приложений с помощью средств быстрой разработки (RAD) для ОС Windows на МП ЭВМ семейства х86 // «Электроника». Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция: Тезисы докладов. — М.: МИЭТ, 2001. С.210-211.

4. Комер Д. Принципы функционирования Интернета. СПб.: Питер, 2002. — 384 с.

5. Артюшенков С.Н. Создание Web-приложений с помощью средств быстрой разработки для Windows // Известия вузов. Электроника. 2002. - №1. -С.85-87.

6. Дунаев С.Б. Технологии Интернет-программирования. СПб.: BHV Санкт1. Петербург, 2001. 480 с.

7. Илайа Лав Джой. ASP. Web профессионалам // BHV, Киев, 2001. 288 с.

8. М. Петровски. Internet Information Server 4.0: Пер. С англ. К.: Издательская группа BHV, 1998. - 624 с.

9. Павлов А. CGI-программирование: учебный курс СПб: Питер, 2000. -416 е.: ил.

10. Николас Петрили. Окно и паутина // Мир ПК. 1998. - №1.

11. Clarion 5.5. Internet Application Guide // COPYRIGHT 2000 SoftVelocity Incorporated

12. Clarion 5.5. Application Broker // COPYRIGHT 2000 SoftVelocity Incorporated

13. Трэвис Б. XML и SOAP: программирование для серверов BizTalk. Новейшие технологии /Пер. С англ. — М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2001.-496 стр.: ил.

14. Шорт С. Разработка XML Web-сервисов средствами Microsofl.NET. -СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 480 е.: ил.

15. Питц-Моултис Н., Кирк Ч. XML: Пер. С англ. СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 2000. - 736 е.: ил.

16. Питтс Н. XML за рекордное время. Пер. С англ. М.: Мир, 2000. - 444с., ил.

17. Курт Кэгл, Дэйв Гиббоне, Дэвид Хантер, Никола Озу, Джон Пиннок, Пол Спенсер. Введение в XML / Пер. С англ. М.: Издательство «Лори», 2001. -656 с.

18. Филев А. ASP.NET и разработка Web-приложений // "Windows & .NET Magazine/RE". 2002. - №5.

19. Шапошников И.В. Самоучитель ASP.NET. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. -368 е.: ил.

20. Эдди С.Э. XML: справочник Спб: Издательство «Питер», 2000. - 480 е.: ил.

21. Clarion/ASP: Code Generating ASP Business Applications. Copyright © 200225.26,27,28,29,3033,34,35,36