Проектирование автоматизированной информационной системы "Деканат вечернего факультета", подсистемы ведения оперативных данных

Реферат

В дипломном проекте ведется работа по созданию информационной системы для автоматизации деятельности деканата вечернего факультета.

Проект решает две задачи:

• автоматизация деятельности по управлению учебным процессом; 
• автоматизация ввода и обработки оперативных данных, необходимых для осуществления этой деятельности.

В ходе дипломного проектирования была детально проработана постановка задачи и обоснован выбор ее решения.

При построении системы использовалась двухзвенная архитектура клиент-сервер, которая предполагает разделение приложения на серверуню и клиентскую части. Серверная часть включает в себя базу данных и обеспечивает управление данными, администрирование, защиту данных. Клиентская часть обеспечивает выполнение пользовательских функций и представляет собой графический интерфейс для работы с базой данных.

Для создания серверной  части  была использована система  Microsoft SQL Server 2008 R2 Express. Клиентское приложение разработано в среде программирования Microsoft Visual C# 2008.

В рамках дипломного проекта также были рассмотрены актуальные вопросы экономического обоснования, безопасности и экологичности проекта.

Пояснительная записка  содержит 139 страниц, 9 таблиц, 86 рисунков, 21 источник.

The Abstract 

This diploma project investigates the problems of  developing software for evening faculty deanery’s automation.

There are two tasks in this project:

• Automation of management of the educational process; 

• Automation of data input and processing, required for these activities. 

The problem statement was worked out carefully and the choice of the decision was justified during the diploma projection. A client-server technology was used in constructing this system. This architecture suggests dividing the application into two parts. The server side includes database and is responsible for data management, administration, protection of data, sharing of information. The client side provides a graphical interface for working with the database and it is placed on users' computers. 

The topical issues of economic feasibility, safety and environmental project are also viewed in this diploma project as a part of it.  
The client application is developed in the programming environment Microsoft Visual C# 2008.  A Microsoft SQL Server 2008  Express was used to create a server-side system.

The explanatory note contains 139 pages, 9 tables, 86 figures, 21 sources. 

Оглавление

Введение

Первое компьютерное оборудование появилось в учебных заведениях сравнительно давно. На первом этапе персональные компьютеры использовались в обучении, прежде всего, как наглядные пособия в курсах информатики, программирования и вычислительной техники. Постепенно накапливая опыт, учреждения образования стали применять информационную технику и по ее прямому назначению, в том числе, и непосредственно для поддержки учебного процесса.

Эффективность обучения и системы образования в целом зависит от ряда факторов, но роль информации и информационных ресурсов в учебных процессах становится все более важной. Доступностью или недоступностью актуальной информации определяется уровень знаний преподавателей и учащихся, что существенно отражается на качестве обучения в учебном заведении.

Таким образом, необходимость использования информационных технологий для обеспечения огранизации учебного процесса и его управления в настоящее время стала более чем очевидна. Методы хранения и обработки информации, использовавшиеся ранее, уже не могут обеспечить потребностей учебных заведений. На сегодняшний день количество студентов ВУЗов возросло настолько, что человеческих ресурсов уже не хватает, чтобы руководить этим потоком. Поэтому созднаие комплексной информационной системы стало одной из задач, требующих неотложного решения.

Целью дипломного проекта является разработка информационной системы деканата вечернего факультета, подсистемы ведения оперативных даных. Система должна во многом облегчить работу обычного деканата и предназначена для управления учебным процессом в деканатах учебных заведений с большим количеством студентов.

Научная новизна проекта заключается в переходе к электронному учету и обработке информации.

Практическая ценность заключается в возможности применения разработанной информационной системы в учебных заведениях для облегчения труда его сотрудников, оптимизации учета и хранения необходимой информации и последующего удобного доступа к ней.

Пояснительная записка  к дипломному проекту содержит следующие разделы:

1) Постановка задачи. Рассматриваются задачи, решаемые в дипломном проекте.

2) Технико-экономическое обоснование. Изложены цель проекта, состояние проблемы, обоснование актуальности темы, новизна и практическая ценность проекта, обоснование выбора программных средств разработки, изложены аспекты экономической целесообразности проекта.

3) Теоретическая часть. Рассматривается теоретические аспекты создания  систем управления баз данных, а также процесс прохождения пользовательского запроса.

4) Проектная часть. Содержит логическое моделирование проекта, построение структуры базы данных, ER-диаграммы, физической модели данных, выбор и обоснование СУБД и языка программирования, программную реализацию информационного обеспечения.

5) Программная документация. Содержит требования к конфигурации оборудования и системному программному обеспечению, общие сведения о программном продукте, руководство системного администратора и пользователя.

6) Тестирование программы. Содержит  описание способов проверки корректности работы программы, а так же пример решения тестовой задачи.

7) Экономическая часть. Содержит  расчет затрат на разработку программного обеспечения. Приведены выводы по экономической эффективности разработки.

8) Безопасность и экологичность проекта. Описаны характерные опасные и вредные факторы и возможные негативные воздействия на оператора при эксплуатации ПЭВМ, с описанием мер и средств обеспечения безопасности пользователей. 

Использованные средства разработки. Разработанное приложение написано на объектно-ориентированном языке программирования C# в среде разработки Micrisoft Visual Studio 2005 Express. Для разарботки базы данных и использовалась СУБД Microsoft SQL Server 2008 R2 Express Edition.

1 Постановка задачи

Начальным этапом разработки системы «Деканат вечернего факультета» является, во-первых, определение целей и задач, выполняемых системой, во-вторых, составление плана действий по их достижению. Имея точно сформулированные цели и задачи, можно приступать к проектированию структуры базы данных и всей системы в целом.

Разработанная информационная система создавалась для применения в деканатах учебных заведений. Ее использование должно облегчить труд персонала по управлению учебным процессом.

Система должна обеспечивать хранение всей необходимой информации, возможность ее добавления и обновления и удовлетворять слеующим требованиям:

• ведение учета обучающихся, преподавателей;
• перемещение студентов (зачисление, восстановление, выпуск, перевод на следующий курс и т.д.);
• возможность просматривания необходимой информации о специальностях, кафедрах, учебных планах, группах;
• возможность внесения данных о результатах сдачи экзаменов и зачетов;
• возможность редактирования данных работниками деканата;
• надежное функционирование;
• контроль входной и выходной информации;
• обеспечение безопасности данных;
• программное обеспечение должно  предоставлять доступ к данным программы одновременно нескольким пользователям, то есть должно быть сетевым;
• разделение ролей пользователей.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ предметной области;
• на основе сделанного анализа предметной области спроектировать базу данных, составляющую основу программного обеспечения;
• разработать клиентское приложение для работы с базой данных;
• разработать удобный и функциональный интерфейс для пользователя.

Таким образом, в состав  программного обеспечения должна войти СУБД в качестве сервера и клиентское приложение.

2 Технико-экономическое обоснование темы.

В настоящие время информационные технологии развиваются быстрыми темпами и  помогают  упростить и оптимизировать работу внутри какой-либо организации. Современные тенденции работы с информацией направлены на сокращение времени выполнения типовых операций и обслуживания, что позволяет уменьшить затраты времени, повысить эффективность и увеличить объем работы в целом. В свою очередь увеличение скорости обслуживания не должно отрицательно влиять на качество выполняемой работы. Решением  этой проблемы является использование информационных технологий, которые позволят в короткий срок предоставить максимально полную информацию.

Появились достаточно мощные и сравнительно дешевые аппаратные средства. Резко  повысилось быстродействие всех компонентов  вычислительных систем. Это коснулось  как микропроцессорных устройств, так и других системных компонентов. Эти успехи в области компьютерных технологий привели к новым возможностям организации деятельности организации. Благодаря данным достижениям места работы сотрудников оснащаются высокопроизводительной техникой, позволяющей упростить работу  путем автоматизации определенных наборов действий. Это достигается совершенствованием системы обработки данных, автоматизацией документооборота, разработкой автоматизированных рабочих мест на базе персональных компьютеров.

Именно эта проблема будет рассмотрена в моем дипломном проекте. В проекте рассматривается одна из областей применения информационной системы – деятельность деканата учебного заведения.

Одним из важнейших условий успешного функционирования любого ВУЗа является эффективный обмен информацией между подразделениями. В настоящее время, несмотря на достаточно хорошую укомплектованность компьютерами большинства деканатов, процессы информационного обмена в университете архаичны и не оптимальны. Работникам деканатов приходится выполнять огромный объем рутинной работы по учету все возрастающего контингента студентов, обеспечению учебного процесса. При этом всю информацию необходимо представлять в различных форматах. Необходимость внедрения информационной системы (ИС), автоматизирующей основные функции образовательного процесса, в настоящее время не вызывает сомнений ни у администрации, ни у сотрудников подразделений и служб вузов.

Начальным этапом разработки системы  «Деканат вечернего факультета»  является, во-первых, определение целей и задач, выполняемых системой, во-вторых, составление плана действий по их достижению. Имея точно сформулированные цели и задачи, можно приступать к проектированию структуры базы данных и всей системы в целом.

Целью дипломного проекта является разработка информационной системы деканата вечернего факультета, подсистемы ведения оперативных данных. Она должна во многом облегчить работу обычного деканата и предназначена для управления учебным процессом в деканатах учебных заведений с большим количеством студентов.

Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ предметной области;
• на основе сделанного анализа предметной области спроектировать базу данных, составляющую основу программного обеспечения;
• разработать клиентское приложение для работы с базой данных;
• разработать удобный и функциональный интерфейс для пользователя.

Практическая ценность проекта заключается в возможности применения разработанной информационной системы в учебных заведениях для облегчения труда его сотрудников, оптимизации учета и хранения необходимой информации и последующего удобного доступа к ней. При использовании данной разработки не нужно будет тратить время и ресурсы на адаптацию программы и обучение персонала. Следовательно, использование данной информационной системы будет экономически обоснованно.

Выбор среды программирования. Клиентская часть системы написана на объектно-ориентированном языке программирования C# в среде разработки Micrisoft Visual Studio. Для разработки базы данных использовалась СУБД Microsoft SQL Server 2008 R2 Express Edition. Функционирует под управлением операционной системы Windows XP.

ОС Windows была выбрана в качестве операционной системы по следующим причинам:

• Удобный, наглядный графический интерфейс пользователя, основанный на идее оконного интерфейса, принятого так же и в ряде других современных ОС (например, UNIX). Каждая программа имеет собственное окно, в котором и происходит обмен сообщений с пользователем. Для наглядности в Windows широко применяются иконки (пиктограммы), изображающие отдельные программы.
• Многозадачная работа, позволяет запускать одновременно несколько приложений, например, текстовый процессор, базу данных, браузер и переключаться между ними.
• Унификация использования аппаратных ресурсов компьютера.
• Обмен данными между приложениями, кроме того возможен обмен данными между приложениями, что позволяет, например, информацию созданную в электронной таблице, перенести в текстовый документ через буфер обмена.

Выбор языка и среды программирования обусловлен тем, что Microsoft Visual Studio – является мощной средой разработки, обеспечивающей высокое качество кода на протяжении всего цикла разработки ПО, от проектирования до разработки.

Основные причины выбора среды программирования Microsoft Visual Studio следующие:

• Эффективная совместная работа в группе
• Быстрая разработка приложений
• высокоуровневый доступ к Базе Данных.
• Интегрированный отладчик.

Более подробно актуальность выбранных  средств разработки описана в  пунктах 4.3, 4.4.

Таким образом, можно утверждать, что разработка информационной системы является актуальной задачей, как с экономической, так и с технической точки зрения.

3 Теоретическая часть

Программное обеспечение за полвека  своего существования претерпело огромные изменения, пройдя путь от программ, способных выполнять только простейшие логические и арифметические операции, до сложных систем управления предприятиями. В программном обеспечении всегда можно было выделить два основных направления развития:

• выполнение вычислений;

• накопление и обработка информации.

Хотя первоначально компьютеры предназначались главным образом  для выполнения сложных математических расчетов (в первую очередь для  расчетов, связанных с созданием  ядерного оружия и ракетной техники), в настоящее время доминирующим является второе направление. Такое перераспределение основных функций, выполняемых вычислительной техникой, вполне понятно – гражданские области применения компьютеров гораздо более распространены, чем военные и научные, а снижение стоимости компьютеров сделало их доступными для совсем небольших предприятий и даже частных лиц.

Сегодня осуществление управления в организации без компьютера просто немыслимо. Современный подход к управлению предполагает вложение средств в информационные технологии. И чем крупнее организация, тем серьезнее должны быть подобные вложения.

3.1 Информационные системы.

Хотя информационные системы являются обычным программным продуктом, они имеют ряд существенных отличий  от стандартных прикладных программ и систем.

В зависимости  от предметной области информационные системы могут весьма значительно  различаться по своим функциям, архитектуре, реализации. Однако можно выделить ряд свойств, которые являются общими.

• Информационные системы предназначены для сбора, хранения и обработки информации, поэтому в основе любой из них лежит среда хранения и доступа к данным.

• Информационные системы ориентированы на конечного пользователя, не обладающего высокой квалификацией в области вычислительной техники. Поэтому клиентские приложения информационной системы должны обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который предоставляет конечному пользователю все необходимые для работы функции и в то же время не дает ему возможность выполнять какие-либо лишние действия.

Таким образом, при разработке информационной системы приходится решать две основные задачи:

• разработка базы данных, предназначенной для хранения информации;

• разработка графического интерфейса пользователя клиентских приложений.

3.2 Базы данных.

Система управления базой данных (СУБД) является неотъемлемой частью любой  информационной системы. Тип используемой СУБД обычно определяется масштабом  информационной системы – малые  информационные системы могут использовать локальные СУБД, в корпоративных же информационных системах потребуется мощная клиент-серверная СУБД, поддерживающая многопользовательскую работу.

В настоящее время наиболее широко распространены реляционные СУБД. Несмотря на очевидную привлекательность  и растущую популярность объектно-ориентированных СУБД (ObjectStore, Objectivity, O2, Jasmin), пока все же преобладают реляционные базы данных, которые хорошо отлажены, развиты и к тому же поддерживают стандарт SQL-92 (к таким системам относятся, например, Oracle, Informix, Sybase, DB2, MS SQL Server).

Традиционным методом организации  информационных систем является двухзвенная  архитектура клиент-сервер. В этом случае вся прикладная часть информационной системы размещается на рабочих  станциях, а на стороне сервера  осуществляется только доступ к базе данных. Чтобы разгрузить клиентскую рабочую станцию и снизить загрузку сети, применяются трехзвенные архитектуры клиент-сервер. В этой архитектуре помимо клиентской части системы и сервера базы данных вводится промежуточный сервер приложений. На стороне клиента выполняются только интерфейсные действия, а вся логика обработки информации поддерживается в сервере приложений.

При разработке базы данных необходимо учитывать специфику той СУБД, для которой эта разработка проводится. Несмотря на существование стандарта ANSI SQL 92, практически все SQL-серверы используют свои реализации SQL, содержащие расширения стандарта. Тем не менее, на начальном этапе при разработке общей структуры базы данных (на уровне концептуальной модели) особенности используемой СУБД можно не учитывать.[13]

4 Проектная часть.

Проектирование системы это  один самых  важных этапов создания программного обеспечения. На нем происходит  подробная организация структуры  системы, разработка основных алгоритмов решения задачи и их программная реализация.

4.1 Логическое моделирование предмета разработки

Разработка масштабных проектов вызывает необходимость в грамотной постановке процесса моделирования с использованием дополнительных средств. Моделирование бизнес-процессов и ифнормационного обеспечения можно начать с постоения диаграмм в нотации язка UML.

4.1.1 Модель вариантов исользовния

Диаграмма вариантов использования (прецедентов) является исходным концептуальным представлением системы в процессе ее проектирования и разработки. Диаграмма состоит из актеров, вариантов использования и отношений между ними. Каждый вариант использования определяет некоторый набор действий, совершаемых системой при взаимодействии с актером. При этом в модели никак не отражается то, каким образом будет реализован этот набор действий.[15]

Действующие лица:

• администратор – осуществляет управление пользователями, редактирование служебной информации (справочников);
• пользователь – ведет учет оперативных данных приказах,  перемещениях студентов, успеваемости. Просмотр различной информации.

Основные варианты использования:

• вход в систему – процесс авторизации;
• управление пользователями – добавление, изменение, удаление, наделение правами пользователей;
• ведение карточек – ввод и редактирование информации о студентах;
• ввод приказов;
• работа с ведомостями – ввод новых ведомостей, заполнение оценками;
• просмотр данных;

Диаграмма вариантов использования:

Рисунок 4.1. Диаграмма вариантов использования

4.1.2 Модель классов системы

Модель классов - статическая структурная модель, описывающая структуру системы с точки зрения классов системы. Классы моделируются через описания их структуры (атрибутов, методов и зависимостей между ними).

Основные классы системы:

• Приказ (ID: Номер Приказа, Дата Приказа, Тип Приказа);
• Студент (ID: Код, ФИО, Пол, Дата Рождения, Адрес) – суперкласс
• Учащиеся
• Выпускники
• Отчисленные;
• Группа (ID: Код, Номер, Дата Создания);
• Ведомость (ID: Номер, Дата, Группа, Преподаватель, Дисциплина).

Диаграмма классов:

Рисунок 4.2. Диаграмма классов

4.1.3 Поведение предмета разработки

Диаграмма активностей - диаграмма, на которой показано разложение некоторой деятельности на её составные части. Под деятельностью понимается спецификация исполняемого поведения в виде координированного последовательного и параллельного выполнения подчинённых элементов — вложенных видов деятельности и отдельных действий англ. action, соединённых между собой потоками, которые идут от выходов одного узла ко входам другого.

Рассмотрим алгоритм работы системы  при вводе данных пользователем (Рис 4.1.3).

Рисунок 4.3. Диагрмма активностей

4.1.4 Взаимодействие объектов системы по времени

Для анализа взаимодействия объектов системы, упорядоченных по времени  их появления, используют диаграммы последовательности (sequence diagram).

Построим диаграмму для отображения взаимодействия основных объектов разрабатываемой системы (рис. 4.1.4).

Рисунок 4.4. Диаграмма последовательностей

4.2 Разработка структуры базы данных

Одним из ключевых направлений в  области автоматизация бизнес-процессов  с использованием  информационных технологий является разработка баз данных, позволяющих решить проблему хранения и систематизации информации согласно индивидуальным требованиям компании.

4.2.1 Инфологическое проектирование базы данных

Первым и наиболее важным этапом проектирования БД является разработка ER-диаграммы.[20]

Выделим и опишем сущности, необходимые для обеспечения информационных потребностей пользователя:

• студент – содержит описание необходимой информации о студентах;
• приказ – содержит описание приказов о перемещениях студентов;
• тип приказа – сущность, содержит описание типов приказов, например: зачисление, отчисление, выпуск, перевод на другой курс;
• основание приказа – содержит описание оснований приказа;
• статус студента – содержит описание статусов студентов;
• форма обучения – сущность, необходимая для описания форм обучения студентов, в данном случае заочная и вечерняя;
• основа обучения – содержит описание основ обучения, в данном случае коммерческое или бюджетное;
• группа – сущность, необходимая для хранения информации об учебных группах;
• специальность – содержит описание специальностей учебного заведения;
• кафедра – сущность, необходимая для хранения информации о кафедрах учебного заведения;
• преподаватель – содержит информацию о преподавателях;
• ученая степень – содержит информацию о списке учетных степеней преподавателей;
• должность – хранит данные о должностях;
• дисциплина – хранит данные о дисциплинах, преподаваемых в учебном заведении;
• оценка – содержит описание оценок за испытания;
• учебный план специальности – необходима для хранения данных об учебных планах;
• учебный план испытаний – необходима для хранения данных об учебных планах испытаний;
• вид испытаний – сущность, содержащая описание испытаний по дисциплинам;
• вид занятий – содержит информацию о видах занятий, проводимых в учебном заведении;
• ведомость – сущность, необходимя для выставления оценок студентам и учета их успеваемости;
• экзаменационный лист – содержит данные об экзаменационных листах, выданных студентам;
• диплом – сущность, необходимая для хранения данных о дипломных проектах учащихся.

Рассмотрим, как связаны все сущности между собой.

При связи сущностей “Студент” и “Приказ” у обеих сущностей степень связи N, так как приказ может содержать N студентов, сутдент может содержаться в N приказов. Класс принадлежности обеих сцщностей необязательный, так как приказ при формировании может не содержать студентов, а студент может не числиться ни в одном из приказов (например, абитуриент).

Рисунок 4.5

При связи “Приказ” и “Тип приказа” сущность “Приказ” имеет степень связи N, а сущность “Тип приказа” - 1, так как приказ может иметь только 1 тип, но тип приказа относится к нескольким приказам. Класс принадлежности сущности “Приказ” необязательный, а сущности “Тип приказа” - обязательный, так как приказ должен иметь какой-либо тип, , а тип приказа необязательно относится к какому-либо документу.

Рисунок 4.6

При связи “Приказ” и “Основание приказа” сущность “Приказ” имеет степень связи N, а сущность “Основание приказа” - 1, так как приказ может иметь только 1 основане, но основание приказа относится к нескольким приказам. Класс принадлежности сущности “Приказ” необязательный, а сущности “Основание приказа” - обязательный, так как приказ должен иметь какой-либо тип, а тип приказа необязательно относится к документу.

Рисунок 4.7

При связи “Приказ” и “Форма обучения” сущность “Приказ” имеет степень связи N, а сущность “Форма обучения” - 1, так как приказ может включать только 1 форму обучения, но форма обучения может быть указана во многих приказах. Класс принадлежности сущности “Приказ” необязательный, а сущности “Форма обучения” - обязательный, так как приказ должен включать форму обучения, а конкретная форма обучения необязательно должна быть указана в приказах.

Рисунок 4.8

При связи “Приказ” и “Основа обучения” сущность “Приказ” имеет степень связи N, а сущность “Основа обучения” - 1, так как приказ может включать только 1 основу обучения, но основа обучения может быть указана во многих приказах. Класс принадлежности сущности “Приказ” необязательный, а сущности “Основа обучения” - обязательный, так как приказ должен включать основу обучения, а конкретная основа обучения необязательно должна быть указана в приказах.

Рисунок 4.9

При связи “Приказ” и “Группа” сущность “Приказ” имеет степень связи N, а сущность “Группа” - 1, так как в приказе может быть указана 1 группа, но группа может быть указана во многих приказах. Класс принадлежности сущности “Приказ” необязательный, а сущности “Группа” - обязательный, так как приказ должен указывать группу, а конкретная группа необязательно должна быть указана в приказах.