Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние в определении сметной стоимости строительства 11
1.1 Система рыночного ценообразования и сметного нормирования в строительстве 11
1.2 Методы расчета стоимости строительства 17
1.3 Состав и схема разработки сметной документации 20
1.4 Обмен сметной и отчетной документацией между участниками строительства 25
1.5 Анализ программных средств, используемых для автоматизации определения стоимости строительства и выпуска сметной документации 27
1.6 Пути повышения эффективности сметных расчетов 36
Цели и задачи исследования 43
2. Разработка моделей автоматизированной системы 44
2.1 Анализ рабочей нагрузки автоматизированной системы 44
2.1.1 Подсистема мониторинга использования сметного ПС 44
2.1.2 Анализ взаимодействия пользователя с системой 46
2.1.3 Модель рабочей нагрузки на сервер БД для двухзвенной клиент-серверной системы 49
2.2 Модель системы, реализованной в двухзвенной клиент-серверной архитектуре 58
2.2.1 Построение концептуальной модели системы 58
2.2.2 Разработка имитационной модели 60
2.3 Модель системы, реализованной в трехзвенной клиент-серверной архитектуре 64
2.3.1 Построение концептуальной модели системы 64
2.3.2 Разработка имитационной модели 69
Основные выводы второй главы 74
3. Оптимизация параметров программно-технического обеспечения автоматизированной системы 76
3.1 Система, реализованная в двухзвенной клиент-серверной архитектуре 76
3.1.1 Планирование экспериментов 76
3.1.2 Анализ и оценка результатов моделирования 78
3.2 Система, реализованная в трехзвенной клиент-серверной архитектуре 85
3.2.1 Планирование экспериментов 85
3.2.2 Анализ и оценка результатов моделирования 86
Основные выводы третьей главы 99
4. Проектирование информационного и программного обеспечения автоматизированной системы определения стоимости строительства 101
4.1 Требования к системе 101
4.1.1 Требования к системе в целом 101
4.1.2 Требования к видам обеспечения 104
4.2 Структура информационного обеспечения 107
4.3 Модели программной системы 112
Основные выводы четвертой главы 121
Заключение 122
Список использованных источников 124
Приложение 1. Состав отчетной документации, формируемой сметными ПС 134
Приложение 2. Частота использования в локальных сметах отдельных видов расценок 135
Приложение 3. Текст GPSS программы, имитирующей работу двухзвенной автоматизированной системы 138
Приложение 4. Текст GPSS программы, имитирующей работу трехзвенной автоматизированной системы 140
Приложение 5. Результаты моделирования автоматизированной системы, реализованной в трехзвенной клиент-серверной архитектуре 148
Приложение 6. Акт внедрения результатов диссертации 151
- Система рыночного ценообразования и сметного нормирования в строительстве
- Модель рабочей нагрузки на сервер БД для двухзвенной клиент-серверной системы
- Анализ и оценка результатов моделирования
- Модели программной системы
Введение к работе
Актуальность темы. Сметная стоимость является основой для определения объемов финансирования строительства, формирования договорных цен на строительную продукцию, расчетов за выполненные подрядные работы, оплаты расходов по приобретению и доставке оборудования К определению стоимости строительства предъявляются требования оперативности, точности, вариантности Поэтому использование специализированных систем автоматизации является важнейшим и необходимым условием эффективности сметных расчетов
Сложность сметно-нормативной базы, высокая трудоемкость актуализации ее копий в строительных и проектных фирмах делают перспективным централизацию разработки, хранения и обновления сметных нормативов.
В настоящее время в отрасли используется более десятка сметных программных средств, устанавливаемых вместе с базой данных на ПК пользователей Такой подход требует содержания в штате фирм специалистов по администрированию ПО и базы данных, усложняет обновление программного и информационного обеспечения, затрудняет для участников строительства процесс обмена сметной документацией и ее экспертизу
В связи с этим актуальным является разработка автоматизированной системы с возможностью удаленного доступа, обеспечивающей единую платформу для определения стоимости строительства Эффективность системы будет зависеть от степени согласованности ее программно-технического обеспечения с рабочей нагрузкой, создаваемой конечными пользователями В настоящей работе предложены имитационные модели, позволяющие определять рабочую нагрузку и параметры программно-технического обеспечения, прогнозировать эксплуатационные характеристики системы
Таким образом, актуальность диссертационной работы заключается в необходимости разработки математической модели функционирования автоматизированной системы и создании автоматизированной системы определения стоимости строительства в составе центра обработки данных (ЦОД) по результатам моделирования
Работа выполнена в рамках «Программы разработки и развития отраслевой нормативной базы ценообразования объектов ОАО «Газпром» на 2002-2004 гг », утвержденной ОАО «Газпром» 29 03 2002 г, и одного из основных научных направлений ВГТУ «Проблемно-ориентированные системы управления»
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка моделей и компонентов автоматизированной системы определения стоимости строительства, предоставляющей возможность удаленного доступа
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи
провести анализ современного состояния в сметном деле, используемых подходов и тенденций в области автоматизации определения стоимости строительства и разработки сметной документации,
сравнить существующие программные средства, используемые для автоматизации сметных расчетов и разработки сметной документации,
провести анализ процесса разработки сметной документации в базисном и текущем уровне цен, ее структуры и содержания, интенсивности использования ПС для оценки предполагаемой рабочей нагрузки на серверы ЦОД,
разработать имитационные модели автоматизированной системы, проверить их на адекватность и провести планирование экспериментов,
по результатам имитационного моделирования выбрать структуру программно-технического обеспечения, определить оптимальную пропускную способность каналов связи ЦОД и эксплуатационные характеристики системы,
разработать информационное и программное обеспечение автоматизированной системы,
внедрить в опытную эксплуатацию автоматизированную систему определения стоимости строительства
Методы исследования. При выполнении работы использованы методы системного анализа, теории вероятностей и математической статистики, теории автоматизированного проектирования, теории массового обслуживания, имитационного моделирования и планирования экспериментов, методы объектно-ориентированного программирования
Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, которые выносятся на защиту и характеризуются научной новизной
-
Метод и средства автоматизации определения стоимости строительства, основанные на создании ЦОД для размещения информационного и программного обеспечения и отличающиеся созданием единого информационного пространства для всех участников инвестиционно-строительной деятельности
-
Формализованный процесс взаимодействия пользователей с системой, разработанный на основе технологической схемы формирования локальных смет и статистических данных о составе сметной документации, позволяющий определить интенсивность обращений к серверу ЦОД при разработке СД
-
Модель рабочей нагрузки на сервер базы данных (БД) автоматизированной системы, учитывающая особенности процесса разработки сметной документации и позволяющая определить время поступления и длительность обработки запросов от клиентских ПК при эксплуатации системы
-
Имитационная модель автоматизированной системы, реализованной в двухзвенной клиент-серверной архитектуре, учитывающая особенности разработки сметной документации и позволяющая определить эксплуатационные характеристики системы в зависимости от количества одновременно работающих пользователей
-
Имитационная модель трехзвенной клиент-серверной автоматизированной системы, учитывающая особенности разработки сметной документации в режиме удаленного доступа и позволяющая определить оптимальные параметры программно-технического обеспечения, эксплуатационные характеристики системы в зависимости от количества одновременно работающих пользователей
Практическая значимость работы. В составе программного средства "Инвестор +" (свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004610750 от 24 03 2004) реализованы функции формирования ресурсной сметы, ведомостей и других отчетов, а также ресурсно-индексный метод определения стоимости строительства с применением ранжирования ресурсов
Сформулированы рекомендации по использованию ЦОД при разработке сметной документации и в процессе взаиморасчетов между участниками строительства
Разработаны программные модули автоматизированной системы определения стоимости строительства, реализующие функции расчета сметной стоимости строительства и определения списка необходимых ресурсов на основе локальных смет и актов выполненных работ.
Результаты проведенных исследований внедрены и используются в ДОАО "Газпроектинжиниринг" Экономический эффект составил 239 тыс рублей в год за счет снижения трудозатрат при разработке сметной документации по объектам ОАО "Газпром"
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах в Воронежском государственном техническом университете (Воронеж, 2001, 2003, 2005), на Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Социально-экономическое развитие регионов реальность и перспективы» (Воронеж, 2003), на Международной конференции «Современные сложные системы управления» (Воронеж, 2003), на 13-й Международной научно-технической конференции «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций» (Рязань, 2004), на заседании секции Информационных Технологий Технико-экономического Совета ДОАО «Газпроектинжиниринг» (Воронеж, 2005), на
научно- практической конференции специалистов и ученых проектных организаций ОАО «Газпром» (Воронеж, 2006)
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 научных работах, перечень которых приведен в конце автореферата, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ В работе [10], опубликованной в соавторстве, лично соискателю принадлежит определение вероятностных характеристик потока заявок, составляющих рабочую нагрузку на сервер БД при эксплуатации автоматизированной системы. Программное средство "Инвестор +" [7] зарегистрировано Роспатентом в Реестре программ для ЭВМ, свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004610750 от 24 03 2004
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, шести приложений, изложена на 133 страницах, содержит 28 рисунков, 11 таблиц, список литературы включает 98 наименований
Система рыночного ценообразования и сметного нормирования в строительстве
Строительство является важнейшей отраслью экономики страны, которая предназначена для ввода в действие новых, а также реконструкции, расширения и технического перевооружения действующих объектов производственного и непроизводственного назначения [82]. Определяющая роль отрасли заключается в создании условий для динамического развития экономики страны. Продукцией отрасли являются построенные и сданные в эксплуатацию жилые дома, предприятия, дороги, электростанции и другие объекты, образующие основные фонды хозяйственного комплекса страны.
Одним из ключевых понятий экономики строительства является инвестиционно-строительная деятельность, представляющая собой совокупность практических действий физических и юридических лиц по реализации инвестиций в промышленность, сельское хозяйство, энергетику, транспорт и другие отрасли экономики [82, 86]. Инвестиционно-строительная деятельность складывается из следующих элементов:
1) разработка инвестиционного проекта;
2) определение источников инвестирования и установление договорных отношений;
3) разработка проектно-сметной документации;
4) организация строительной деятельности сооружения объекта и обеспечение его функционирования в соответствии с требованиями проекта.
Длительность инвестиционного цикла, нестационарность производства, индивидуальный характер строительства не позволяют установить единые цены на конечную продукцию, как это происходит в других отраслях, затрудняют определение себестоимости продукции и рыночной цены. Поэтому система рыночного ценообразования и сметного нормирования, предназначенная для определения сметной стоимости строительной продукции, играет важнейшую роль в инвестиционно-строительной деятельности. Повышение роли ценообразования и сметного,нормирования в строительстве обусловлено также переходом на новые условия хозяйствования [24, 49].
Система ценообразования и сметного нормирования - это совокупность принципов понятийного аппарата, методов, моделей сметно-нормативной базы (СНБ) и правил их использования при формировании цен на строительную продукцию [35].
Сметно-нормативная база - совокупность правовых и нормативных документов, устанавливающих порядок определения стоимости строительства [67]. Включает несколько десятков тысяч сметных норм и позволяет определить нормативное количество ресурсов, необходимых для выполнения соответствующих видов работ и перейти к стоимостной оценке предполагаемого набора работ. Сметные нормы и расценки используются на всех этапах инвестиционно-строительной деятельности.
Сметными нормативами называют комплекс сметных норм, расценок и цен, объединяемых в отдельные сборники, содержащие в себе требования по выполнению строительно-монтажных работ, и являющиеся основой для определения сметной стоимости строительства. Под сметной нормой понимается совокупность ресурсов (затрат труда работников строительства, времени работы строительных машин, потребностей в материалах и изделиях), установленная на принятый измеритель строительных, монтажных или иных работ.
Сметные нормативы подразделяются на следующие виды [46]:
1) государственные федеральные сметные нормативы - ГФСН-81;
2) производственно-отраслевые сметные нормативы - ПОСН-81;
3) территориальные сметные нормативы - ТСН-81;
4) фирменные сметные нормативы - ФСН-81. К государственным федеральным сметным нормативам относятся сметные нормативы, входящие в состав свода правил и вводимые в действие Федеральным агентством по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (Госстроем) [41-49, 61, 65]. Они применяются при определении стоимости строительства, осуществляемого в различных отраслях народного хозяйства РФ (рис. 1.1). К этим нормативам относятся также сборники ресурсных сметных норм (РСН).
К производственно-отраслевым сметным нормативам относятся сметные нормативы, вводимые в действие министерствами и другими органами федерального управления для производственного строительства, осуществляемого в пределах соответствующей отрасли и, как правило, в отдельных регионах (угольных бассейнах, объединениях, отдельных стройках и т.п.), для которых они разработаны (рис. 1.2).
К территориальным сметным нормативам (ТСН-81) относятся сметные нормативы, вводимые в действие органами исполнительной власти субъектов РФ для строительства, осуществляемого на территории соответствующего региона (рис. 1.3). Эти нормативы не должны противоречить государственным федеральным сметным нормативам или дублировать их.
К фирменным сметным нормативам (ФСН) или собственной нормативной базе пользователя относятся индивидуальные сметные нормативы, учитывающие реальные условия деятельности конкретной организации - исполнителя работ (рис. 1.4). Как правило, эта нормативная база основывается на нормативах государственного, федерального, производственно-отраслевого или территориального уровня.
Сметные нормативы подразделяются на элементные и укрупненные.
К элементным сметным нормативам относятся: элементные сметные нормы и цены базисного уровня на виды ресурсов, элементные сметные нормы и расценки на виды работ [46, 86]. К укрупненным сметным нормативам относятся сметные нормативы, выраженные в процентах, и укрупненные сметные нормативы и показатели.
Сборники государственных элементных сметных норм (ГЭСН) предназначены для определения состава и потребности в ресурсах, необходимых для выполнения строительных работ [46, 67].
Сборники ГЭСН содержат техническую часть и таблицы сметных норм. В технических частях сборников приводятся положения, обусловленные специфическими особенностями работ, которые необходимо учитывать при применении соответствующих сборников или их разделов.
Таблица ГЭСН (группа расценок) имеет шифр, наименование, состав работ, измеритель и содержит следующие нормативные показатели:
1) затраты труда рабочих строителей (монтажников, пусконаладочного персонала), в чел.-ч;
2) средний разряд рабочих-строителей;
3) затраты труда машинистов, в чел.-ч;
4) состав и время эксплуатации строительных машин, механизмов, механизированного инструмента, в маш.-ч;
5) перечень материалов, изделий, конструкций, используемых в процессе производства работ, и их расходов в натуральных единицах измерения.
Обращает на себя внимание сложность СНБ, высокая трудоемкость актуализации ее копий в строительных и проектных фирмах в соответствии с последними нормативными документами. В связи с этим становится актуальным передача функций по разработке и обновлению СНБ специализированной проектной фирме, имеющей в своем составе созданный для этих целей центр обработки данных.
Сметная стоимость строительства объекта представляет собой сумму денежных средств, необходимых для осуществления строительства в соответствии с проектными документами [46].
Сметная стоимость является основой для определения объемов финансирования строительства, формирования договорных цен на строительную продукцию, расчетов за выполненные подрядные работы, оплаты расходов по приобретению и доставке оборудования, а также возмещения других затрат за счет средств, предусмотренных сметной документацией. На основе последней осуществляется учет и отчетность, хозяйственный расчет и оценка деятельности строительно-монтажных организаций и заказчиков. Исходя из сметной стоимости, производятся расчет технико-экономических показателей проектируемого объекта, обоснование и принятие решений об осуществлении его строительства. Ошибки в расчете стоимости проектируемого объекта могут привести к неверной оценке его экономической эффективности, а значит, к неправильным выводам о целесообразности строительства объекта. Поэтому одной из важнейших задач системы ценообразования в строительстве является разработка информационного, методического и программного обеспечения, позволяющих всем участникам инвестиционно-строительной деятельности производить точные и обоснованные расчеты сметной стоимости строительства [86].
Модель рабочей нагрузки на сервер БД для двухзвенной клиент-серверной системы
Автоматизированная система определения стоимости строительства -система коллективного пользования, предназначенная для применения в сметных отделах проектных институтов, производственно-технических отделов подрядных строительных организаций, отделах капитального строительства заказчиков. Количество рабочих мест может колебаться от 1 в небольших офисах до 30 в сметных отделах проектных институтов. Как правило, ПК сметчиков объединены в локальную сеть, а сметно-нормативная база вместе с оперативными данными (ЛС, актами) располагается на выделенном сервере БД. Компоненты сметной программы,- установленные на клиентских ПК, постоянно обращаются к серверу для получения оперативных данных, данных сметно-нормативной базы (СНБ) и для записи оперативных данных в БД (рис.2.2). На рисунке представлена наиболее распространенная двухзвенная архитектура клиент-сервер.
При масштабировании подобной системы наибольшую нагрузку будет испытывать серверный ПК, количество запросов к которому увеличится пропорционально количеству рабочих мест сметчиков. Рассмотрим эксплуатацию автоматизированной системы и создаваемую при этом рабочую нагрузку на серверный ПК.
Рабочей нагрузкой для сервера будут являться задания на обработку и хранение данных. Сервер БД находится в активизированном состоянии, ожидая завершения операции ввода/вывода. При поступлении данных от пользователей сервер приступает к их обработке. В качестве данных выступает очередной запрос пользователя с клиентского ПК. Запросы на обработку в моделировании принято называть заявками.
Как показывает практика, наиболее эффективно настроить производительность приложения можно, изменив его SQL-запросы к базе данных [79, 95, 96]. Предлагается рассматривать SQL-запросы в качестве заявок, поступающих на обслуживание от клиентских ПК к серверу.
Заявка характеризуется моментом поступления, статусом по отношению к другим заявкам и параметрами, определяющими потребности в ресурсах на выполнение вычислительной работы. Совокупность заявок, распределенная во времени, - это поток заявок [30, 34, 50]. Таким образом, рабочей нагрузкой системы будем считать поток заявок (SQL-запросов к БД).
Поток заявок может быть однородным и неоднородным. В универсальных автоматизированных системах коллективного пользования поток заявок зачастую отличается крайней неоднородностью. При моделировании неоднородный поток может быть представлен совокупностью однородных потоков, в каждый из которых объединяются заявки с идентичным статусом и параметрами [7, 26, 38].
Одним из основных параметров потока заявок является промежуток времени между моментами поступления двух соседних заявок. Этот промежуток может быть постоянной или переменной величиной. Совокупность промежутков может иметь периодически повторяющееся количество значений, задаваемых определенным правилом, или большое количество значений, дающее основание говорить, что это величина случайная. В общем случае поток рассматривается как случайный процесс, характеризуемый функцией распределения периода поступления заявок. Среднее число заявок, поступающих в единицу времени, называется интенсивность потока X.
Поток заявок может быть стационарным или нестационарным. Это зависит от того, не изменяются или изменяются статистические характеристики потока во времени. Режим работы реальных автоматизированных систем далеко не всегда является стационарным. Рабочая нагрузка на систему зачастую изменяется в зависимости от времени суток, дней недели, месяцев квартала или года для информационных систем и от состояния управляемого объекта или технологического процесса для управляющих систем [50].
Рассмотрим поток заявок, поступающих от клиентский ПК автоматизированной системы к серверному на примере ПС «Инвестор +».
Пользователи системы находятся в равных условиях, поэтому суммарный поток заявок от нескольких клиентских ПК будет потоком заявок, имеющих одинаковый приоритет, также будем предполагать, что единственным потребляемым ресурсом является время серверного ПК.
Заявки будут отличаться временем обработки и периодом поступления; запросы, выполняющие модификацию данных, как правило, выполняются дольше. Таким образом, для определения параметров рабочей нагрузки необходимо найти распределение случайных величин - длительности обслуживания и периода поступления заявок. Найдем параметры потока заявок, создаваемых одним пользователем при формировании ЛС и представляющих собой набор поступающих с клиентского ПК на сервер SQL-запросов.
Протоколирование данных о поступлении и обработке запросов целесообразно осуществлять на клиентском ПК, чтобы минимизировать сопутствующие накладные расходы. Трассировка SQL-запросов произведена с помощью разработанной подсистемы мониторинга использования ПС «Инвестор +».
Произведена регистрация запросов для 10 сеансов работы пользователей, в течение которых были разработаны 10 локальных смет. В среднем сеанс работы пользователя продолжается 16,5 минут, в течение которого инициируется в среднем 11315 запросов к серверу. Суммарная продолжительность работы сметчиков составляет 2 часа 45 минут, в течение которых отправлено на серверный ПК 149394 запросов. В среднем при вводе одной расценки отправляется 110 запросов на серверный ПК.
Обращает на себя внимание тот факт, что длительности обслуживания заявок принимают ограниченное число возможных значений: 1 мс, 14 мс, 15 мс, 16 мс, 30 мс, 31 мс, 32 мс и, крайне редко, 46 мс. Число испытаний велико и относительные частоты соответствующих событий устойчивы. Поэтому можно утверждать, что статистическая вероятность события, состоящего в принятии временем обслуживания определенного значения, существует [17]. Таким образом, получим закон распределения рассматриваемой дискретной случайной величины (см. таблицу 2.1).
Рассмотрим периоды поступления заявок на двух интервале менее 300 мс и на интервале более 300 мс, которые будут характеризовать задержки вычислений и реакцию пользователя соответственно. Периоды поступления на первом интервале группируются около ограниченного круга значений, поэтому распределение этой дискретной случайной величины зададим эмпирической функцией распределения в табличном виде (таблица 2.2). Математическое ожидание периода поступления заявок на данном интервале - 15,81 мс.
Проведем аппроксимацию распределения периода поступления заявок на интервале от 300 мс и более, измеряя их в секундах. Рассчитать значения выборочных средней и среднеквадратического отклонения можно с помощью метода произведений [17, 39]. Для получения оценок с наименьшей дисперсией применяют метод расслоенных выборок [59]. В нашем случае для получения выборочной средней воспользуемся ее определением [17, 39]
Анализ и оценка результатов моделирования
Отчет по результатам моделирования содержит, помимо данных о работе устройств обслуживания и размерах очередей, время реакции системы на действия пользователя [91]. Осуществлен прогон модели для варианта подключения клиентского ПК к сети Интернет по коммутируемой линии с низкоскоростным соединением (до 50 кбит/с) и одним пользователем. Получены следующие значения времени реакции системы: на получение HTML-страницы для ввода шаблона поиска расценок требуется в среднем 7169,9 мс, среднеквадратическое отклонение - 279,53; на получение HTML-страницы выбора расценок для записи их в смету - 8381,86 мс, среднеквадратическое отклонение 315,10. Неудовлетворительный результат объясняется низкой пропускной способностью канала подключения клиента. Как вариант решения этой проблемы можно было бы рассмотреть уменьшение размера HTML-страниц. Однако ввиду повышенных требований сметчиков к эргономичности интерфейса программы, росте популярности высокоскоростного доступа к Интернет, подобная альтернатива представляется неприемлемой. Поэтому в дальнейшем будем считать, что клиентский ПК имеет скорость доступа выше 50 кбит/с. Среднее время обслуживания заявки на web-сервере составило 19,268 мс, а на сервере БД- 12,271 мс.
Проведем эксперименты с моделью, принимая следующие условия:
- пропускная способность канала клиента составляет 80-90 кбит/с и 85-95 кбит/с для исходящего и входящего трафика соответственно;
- пропускная способность канала ЦОД-7450-7550 кбит/с;
- имитируется работа системы в течение 50 минут.
Результаты прогонов модели с указанными параметрами и количеством пользователей от 1 до 260 человек представлены в приложении 5. Наибольшее время реакции соответствует переходу на экранную форму выбора расценок (3616 мс при одном клиентском ПК) и записи расценок в БД (628 мс). Зависимость времени реакции от количества одновременно работающих пользователей представлена на рисунке 3.4.
Зависимость коэффициентов использования обслуживающих приборов от количества одновременно работающих пользователей представлена на рисунке 3.5.
Сервер БД имеет более высокий коэффициент загрузки, чем web-сервер: при 200 пользователях он составил 0.629, а среднее время ожидания обслуживания - 7,07 мс; для web-сервера эти выходные переменные приняли значения 0,454 и 2,78 мс соответственно.
Следует признать, что скорость канала в 100 кбит/с не обеспечивает комфортной работы с системой. Более приемлемым для пользователя является подключение ADSL на скорости 2.5-3.0 Мбит/с (максимальная - до 8 Мбит/с), что помимо скорости работы обеспечивает надежное соединение.
Проведем эксперименты с моделью, принимая следующие условия:
- пропускная способность канала клиента составляет 380-420 кбит/с для исходящего и 2100-2300 кбит/с для входящего трафика;
- пропускная способность канала ЦОД - 7450-7550 кбит/с;
- имитируется работа системы в течение 50 минут.
Результаты прогонов модели с указанными параметрами представлены в приложении 5.
Зависимость времени реакции от количества одновременно работающих пользователей представлена на рисунке 3.6.
Для 100 пользователей по формуле 3.2 рассчитаем доверительный интервал времени реакции системы при переходе на web- страницу выбора расценок и записи расценок в БД. Для надежности 0,95 и количества прогонов - 16 t равно 2,13; «исправленные» среднеквадратические отклонения составили 4,498 и 4,199.
Среднее время реакции при переходе на web- страницу поиска расценок составило 807,688 с доверительным интервалом 2,4 мс (0,3%) и надежностью 0,95. Среднее время реакции системы при записи расценок в БД составило 410,813 с доверительным интервалом 2,2 мс (0,5 %) и надежностью 0,95.
Результаты экспериментов подтвердили предположение о предпочтительности использования канала клиента ADSL.
Увеличение скорости передачи данных, повлекло за собой повышение нагрузки на сервер БД. С увеличением числа пользователей растет коэффициент загрузки сервера БД (до 0,825 при 200). Используемые в модели параметры работы пользователя предполагают непрерывный ввод данных с высокой скоростью, что в реальной ситуации мало вероятно ожидать от всех 200 сметчиков. Как показано в предыдущей главе, коэффициент использования сметного ПС в течение дня на одном рабочем месте не превышает 50%. Тем не менее, можно предложить следующие способы снижения коэффициента загрузки сервера БД:
1) снижение количества запросов к БД за счет сохранения расценок локальной сметы в конце сеанса работы, а не при каждом добавлении расценки;
2) уменьшить время обработки запросов к БД за счет настройки текста SQL-команды, структуры БД (индексов, таблиц), сервера БД.
3) оптимизировать пропускную способность канала связи ЦОД для снижения интенсивности SQL-запросов и более равномерной нагрузки канала связи и сервера БД. Проведена проверка полученных в ходе моделирования результатов: замеры показали, что расчетное модельное время реакции отличается от среднего не более, чем на 17 %, а время реакции в отдельных замерах имеет сопоставимое отклонение (см. таблицу 3.3); полученные результаты можно считать приемлемыми [59, 77].
Модели программной системы
Разработка программного обеспечения проводилась в соответствии с рекомендациями отечественных и международных стандартов.
Основным является комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы (ЕКС АС) Информационная технология -государственные стандарты и РД серии 34 [18-21]:
1) ГОСТ 34.601-90. ЕКС АС. "Автоматизированные системы. Стадии создания";
2) ГОСТ 34.602-89. ЕКС АС. "Техническое задание на создание автоматизированной системы";
3) РД 50-680-88 "Автоматизированные системы. Основные положения".
Жизненный цикл программного обеспечения включает следующие основные этапы [56, 88]:
1) системный анализ;
2) системное и техническое проектирование;
3) программирование и интеграция компонент;
4) подготовка документации;
5) проведение испытаний;
6) внедрение, сопровождение и развитие.
При проектировании и разработке автоматизированной системы использован объектно-ориентированный подход. Проектирование производилось на основе стандарта UML называемого "Унифицированным языком моделирования" (Unified Modeling Language) и принятого в 1997 в качестве промышленного стандарта [10, 58, 88]. Модель проектируемой системы описывается предусмотренными в UML диаграммами, отражающими как статическое, так и динамическое поведение системы.
Детализация этапов жизненного цикла ПО осуществляется в соответствии с требованиями указанных выше нормативных документов.
При создании программной системы использованы методики, предполагающие итеративность и нацеленность на архитектуру [88].
Учитывая сложность и разветвленность системы, линейный подход к разработке является нереалистичным. Итеративный подход предполагает постепенное проникновение в суть проблемы путем последовательных уточнений и построение все более емкого решения. Итеративному подходу присуща внутренняя гибкость, позволяющая включать новые требования или тактические изменения. Под итерацией понимается завершенный этап, в результате которого выпускается версия (для внутреннего или внешнего использования) исполняемого продукта, реализующая часть запланированных функций. Затем эта версия от итерации к итерации наращивается до получения готовой системы.
Основное внимание уделялось раннему определению архитектуры программной системы и формулированию основных ее особенностей. Наличие прочной архитектуры позволяет «распараллелить» разработку, сводит к минимуму переделки, увеличивает вероятность того, что компоненты можно будет использовать повторно, и, в конечном счете, делает систему более удобной для последующего сопровождения. Разработка архитектуры программной системы включает:
1) проектирование набора структурных элементов и интерфейсов, из которых состоит программная система, а также поведения, описываемого в терминах взаимодействия этих элементов;
2) составление из данных структурных и поведенческих элементов все более крупных систем;
3) выработку архитектурного стиля, которому подчинена организация элементов, интерфейсов и их композиций.
Можно выделить следующие принципы моделирования программной системы [10, 29]:
1) выбор модели оказывает определяющее влияние на подходы к проектированию и реализации ПО;
2) каждая модель может быть воплощена с разной степенью абстракции;
3) модели должны быть максимально приближены к реальности;
4) использование совокупности нескольких моделей, почти независимых друг от друга.
Модель разрабатываемого программного обеспечения, создаваемая с помощью языка UML для описания различных аспектов разрабатываемой системы, использует следующие основные типы диаграммы [10, 58]:
- диаграммы прецедентов (вариантов использования), предназначенные для спецификации функциональных требований к системе, относятся к статическому представлению системы с точки зрения вариантов использования;
- диаграммы классов, используемые для описания статической модели системы, соответствуют статическому представлению системы с точки зрения проектирования;
- диаграммы деятельности, показывающие поведенческие аспекты разрабатываемой системы, относятся к динамическому представлению системы и важны при моделировании ее функционирования;
- диаграммы компонентов, показывающие организацию совокупности компонентов и существующие между ними зависимости, относятся к статическому представлению системы с точки зрения реализации;
- диаграммы размещения, иллюстрирующие конфигурацию обрабатывающих узлов системы и размещенных в них компонентов, относятся к статическому представлению архитектуры системы с точки зрения развертывания.
Рассмотрим выборочно некоторые виды диаграмм, положенных в основу построения автоматизированной системы.
Определение функций системы и сценариев ее поведения является основой для проектирования архитектуры системы.
Функциональные требования, описывающие поведение системы в ответ на запросы пользователя и внешние входные данные описываются диаграммой вариантов использования.
Первая версия автоматизированной системы определения стоимости строительства, включает модули:
1) разработки ЛС/АВР;
2) редактирования справочных данных (должности, наименования фирм и т.п.);
3) обмена данными с другими сметными ПС;
4) просмотра методических указаний и технических частей сборников СНБ;
5) разработки журнала учета выполненных работ КС6 и справки о стоимости выполненных работ КСЗ.
Диаграмма вариантов использования для работы с модулем разработки ЛС представлена на рис. 4.2.
