Дипломная работа на тему "Автоматическая оптимизация параметров трафика метрополитена с целью уменьшения износа подвижного состава"

ЗАДАНИЕ
на работу обучающегося

(ФИО обучающегося в родительном падеже)

Тема работы: Автоматическая оптимизация параметров трафика метрополитена с целью уменьшения износа подвижного состава

Структура работы. Введение
1. Аналитическая часть
1.1. Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия. Анализ деятельности «КАК ЕСТЬ»
1.1.1. Характеристика предприятия и его деятельности
1.1.2. Организационная структура управления предприятием
1.1.3. Программная и техническая архитектура ИС предприятия
1.2. Характеристика комплекса задач, задачи и обоснование необходимости автоматизации
1.2.1. Выбор комплекса задач автоматизации и характеристика существующих бизнес процессов
1.2.2. Определение места проектируемой задачи в комплексе задач и ее описание
1.2.3. Обоснование необходимости использования вычислительной техники для решения задачи
1.2.4. Анализ системы обеспечения информационной безопасности и защиты информации
1.3. Анализ существующих разработок и выбор стратегии автоматизации «КАК ДОЛЖНО БЫТЬ»
1.3.1. Анализ существующих разработок для автоматизации задачи
1.3.2. Выбор и обоснование стратегии автоматизации задачи
1.3.3. Выбор и обоснование способа приобретения ИС для автоматизации задачи
1.4. Обоснование проектных решений
1.4.1. Обоснование проектных решений по информационному обеспечению
1.4.2. Обоснование проектных решений по программному обеспечению
1.4.3. Обоснование проектных решений по техническому обеспечению
2. Проектная часть
2.1. Разработка проекта автоматизации
2.1.1. Этапы жизненного цикла проекта автоматизации
2.1.2. Ожидаемые риски на этапах жизненного цикла и их описание

2.1.3. Организационно-правовые и программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности и защиты информации
2.2. Информационное обеспечение задачи
2.2.1. Характеристика нормативно-справочной, входной и оперативной информации
2.2.2. Характеристика результатной информации
2.3. Программное обеспечение задачи
2.3.1. Cценарий диалога
2.3.2. Характеристика базы данных
2.3.3. Структурная схема пакета (дерево вызова программных модулей)
2.4. Испытания разработанного решения
2.4.1 Перечень объектов и функций, подлежащих испытаниям
2.4.2 Методы проведения испытаний
2.4.3 Проведение проверочных испытаний и их результаты
3. Обоснование экономической эффективности проекта
3.1 Выбор и обоснование методики расчёта экономической эффективности
3.2 Расчёт показателей экономической эффективности проекта
Заключение Приложения

3. Основные вопросы, подлежащие разработке. Введение
Во «Введении» необходимо обосновать актуальность выбранной темы работы, сформулировать ее цель. Исходя из цели, обозначить задачи, решение которых, позволит достичь поставленную цель.
В главе 1 необходимо представить обоснование актуальности выбора автоматизируемой задачи, проектных решений по информационному, программному и аппаратному обеспечению, дать ее развернутое описание, отразить взаимосвязь с другими задачами, изложить используемую стратегию автоматизации и способ приобретения информационной системы.
В разделе 1.1. необходимо привести краткое описание компании и таблицу показателей ее деятельности, рисунок организационной структуры и его описание, рисунки программной и технической архитектуры, а также их описание.
В разделе 1.2. следует обосновать актуальность выбора автоматизируемой задачи, для этого необходимо провести анализ организационной, программной и технической архитектуры с целью определения перечня задач, которые необходимо автоматизировать и выбора наиболее приоритетной из них. С целью определения информационных потоков выбранной задачи необходимо привести соответствующие IDEF диаграммы. Далее необходимо привести рисунок, отражающий документооборот автоматизируемой задачи, таблицу прагматических характеристик соответствующих документов (периодичность, время на обработку и так далее) и определить комплекс программно-аппаратных средств, обеспечивающих информационную безопасность и защиту информации в рамках решаемой задачи.
В разделе 1.3. необходимо провести анализ готовых программных решений автоматизации учета контингента учебного заведения (школа, колледж, университет и т.п.), определить стратегию автоматизации и способ приобретения информационной системы. При разработке собственного решения необходимо указать отличия от уже существующих.
В разделе 1.4. необходимо провести анализ и обосновать выбор средств, используемых для автоматизации задачи: технического обеспечения (компьютеры и периферия, сетевое оборудование, офисная техника, дополнительные устройства), программного обеспечения

(операционная система, СУБД, среда разработки, другое прикладное ПО), информационного обеспечения (классификаторы, справочники, документы, информационные базы). Также необходимо описать существующую техническую архитектуру подразделений учебного заведения, которые будут работать непосредственно с проектируемой системой.
В главе 2 необходимо представить проектные решения в соответствии с выбранной моделью жизненного цикла: начиная с анализа рисков на всех этапах разработки системы и закачивая примером ее опытной эксплуатации.
В разделе 2.1 необходимо провести выбор стандарта и модели жизненного цикла, соответствующих автоматизируемой задаче, а также стратегии внедрения проектируемой информационной системы. После этого следует перечислить риски для каждого этапа выбранной модели жизненного цикла и определить пути их снижения, в том числе посредством разработки средств информационной безопасности и защиты информации проектируемой системы.
Раздел 2.2 отражает процесс проектирования информационного обеспечения задачи и должен содержать:
• рисунок информационной модели и ее описание;
• таблицу используемых систем кодирования и описание классификаторов;
• описание входных и оперативных документов, файлов и экранных форм;
• описание результатных документов, файлов и экранных форм;
• таблицы входных и результатных показателей, а также их описание.
Раздел 2.3 отражает процесс проектирования программного обеспечения задачи и должен содержать:
• рисунки дерева функций и сценария диалога, а также их описание;
• рисунок ER – модели (количество таблиц в ER модели должно быть равно количеству таблиц в информационной модели), описание структуры записей каждой таблицы;
• рисунок дерева вызова программных модулей, а также таблицу с перечнем и назначением модулей;
• блок-схема основного/расчетного модуля, описание блок-схем алгоритмов основных расчетных модулей.
Раздел 2.4 отражает процесс прохождения предварительных испытаний автоматизированных систем до внедрения их в эксплуатацию. Должны быть рассмотрены:
• перечень объектов и функций, подлежащих испытаниям;
• последовательность проведения испытаний;
• методы проведения испытаний и обработки результатов испытаний;
• критерии приёмки ИС по результатам испытаний;
• описание хода проверочных испытаний и достигнутого результата.
В главе 3 приводится методика расчета показателей экономической эффективности и расчеты, сделанные в соответствии с изложенной методикой. Расчетные данные следует представить в виде таблиц и диаграмм, отражающие сравнение базового и предлагаемого вариантов. В Заключении необходимо подвести итоги проектирования. Раскрыть содержание основных выводов, сделанных, представить краткую характеристику результатов, полученных в ходе решения поставленных во «Введении» задач и, тем самым, ответить на основной вопрос работы: о степени достижимости поставленной в работе цели.
В Список использованной литературы обучающийся приводит только ту литературу и иные информационные источники, которые он лично использовал при написании данной работы. Причем ссылки на данную литературу и информационные источники обязательны по всему тексту работы. Заимствованные чужие тексты в обязательном порядке заключаются в кавычки, как принадлежащие другому автору. Сноски приводятся постранично нарастающим итогом от № 1 до № N. Количество сносок по тексту работы должно быть никак не меньше количества, использованных литературных источников.
Приложение обязательно должно содержать фрагмент листинга программного кода (распечатка на исходном языке программирования отлаженных основных расчетных модулей - около 400 операторов языка высокого уровня или адаптированных программных средств, использованных в работе), также могут быть приведены:
• схемы или таблицы из основной части работы;
• результаты выполнения контрольного примера;
• диаграммы потоков данных, демонстрирующих существующую технологию решения задач («КАК ЕСТЬ»);
• диаграммы потоков данных, демонстрирующих предлагаемую технологию решения задач («КАК ДОЛЖНО БЫТЬ»);
• схемы документооборота;
• примеры классификаторов;
• формы первичных и результатных документов;
• распечатки меню, экранных форм ввода, получаемых отчетов в разработанной системе;
• а также другие материалы проекта, кроме текстов договоров с клиентами и иных "шаблонных документов" (в тех случаях, когда для их существенных реквизитов проектируется форма, а по результатам ввода и сохранения в информационную базу имеется возможность распечатки документа "по шаблону").
В одном приложении нельзя размещать различные по смыслу таблицы или рисунки. Не допускается дублирование в приложении материала, размещенного в основной части проекта.
С детальным рассмотрением содержания каждого пункта, а также примерами схем и таблиц необходимо ознакомиться в «Методических указания по проектированию для направления подготовки 09.03.02 ИСиТ, размещенных личном кабинете студента в разделе «Документы». При подготовке работы вы можете пользоваться дополнительными литературными источниками, а также основной литературой, список которой приведен ниже.
Исходные данные по работе.
Основная литература
1. Басыня, Е.А. Системное администрирование и информационная безопасность : учебное пособие : [16+] / Е.А. Басыня ; Новосибирский государственный технический университет. – Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2018. – 79 с. : ил. – Режим доступа: по подписке.
2. Мирошниченко, И.И. Языки и методы программирования: учебное пособие / И.И. Мирошниченко, Е.Г. Веретенникова, Н.Г. Савельева; Министерство образования и науки РФ, РГЭУ (РИНХ). – Ростов-на-Дону: Издательско-полиграфический комплекс РГЭУ (РИНХ), 2019. – 188 с.
3. Филиппов, Б.И. Информационная безопасность. Основы надежности средств связи: учебник / Б.И. Филиппов, О.Г. Шерстнева. – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2019. – 241 с.

Дополнительная литература
1. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: учебник / К.В. Балдин, В.Б. Уткин. – 8-е изд., стер. – Москва: Дашков и К, 2019. – 395 с.
2. Информационные технологии: лабораторный практикум : [16+] / авт.-сост. А.Г. Хныкина, Т.В. Минкина ; Северо-Кавказский федеральный университет. – Ставрополь : Северо-Кавказский Федеральный университет (СКФУ), 2018. – 122 с. : ил. – Режим доступа: по подписке.
3. Нагаева, И.А. Алгоритмизация и программирование. Практикум: учебное пособие / И.А. Нагаева, И.А. Кузнецов. – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2019. – 168 с.
4. Марусева, И.В. Управление сложными системами: (введение в основы автоматики и информатики) / И.В. Марусева, Ю.П. Петров; под общ. ред. И.В. Марусевой. – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2019. – 180 с.
5. Сидорова, Н.П. Информационное обеспечение и базы данных: практикум по дисциплине «Информационное обеспечение, базы данных» / Н.П. Сидорова, Г.Н. Исаева, Ю.Ю. Сидоров; Технологический университет. – Москва; Берлин: Директ-Медиа, 2019. – 85 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 9
1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 12
1.1. Технико-экономическая характеристика предметной области и предприятия. Анализ деятельности «КАК ЕСТЬ» 12
1.1.1. Характеристика предприятия и его деятельности 12
1.1.2. Организационная структура управления предприятием 14
1.1.3. Программная и техническая архитектура ИС предприятия 19
1.2. Характеристика комплекса задач, задачи и обоснование необходимости автоматизации 24
1.2.1. Выбор комплекса задач автоматизации и характеристика существующих бизнес-процессов 24
1.2.2. Определение места проектируемой задачи в комплексе задач и ее описание 26
1.2.3. Анализ информационных потоков проектируемой задачи 30
1.2.4. Анализ системы обеспечения информационной безопасности и защиты информации 33
1.3. Анализ существующих разработок и выбор стратегии автоматизации
«КАК ДОЛЖНО БЫТЬ» 36
1.3.1. Анализ существующих разработок для автоматизации задачи 36
1.3.2. Выбор и обоснование стратегии автоматизации задачи 37
1.3.3. Выбор и обоснование способа приобретения ИС для автоматизации комплекса задач 38
1.4. Обоснование проектных решений 39
1.4.1. Обоснование проектных решений по информационному обеспечению
.................................................................................................................... 39
1.4.2. Обоснование проектных решений по программному обеспечению 40
1.4.3. Обоснование конкретных решений по техническому обеспечению 43
2. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 45
2.1. Разработка проекта автоматизации 45
2.1.1. Этапы жизненного цикла проекта автоматизации 45
2.1.2. Ожидаемые риски на этапах жизненного цикла и их описание 56
2.1.3. Организационно-правовые и программно-аппаратные средства обеспечения информационной безопасности и защиты информации 61
2.2. Информационное обеспечение задачи 64
2.2.1. Характеристика нормативно-справочной, входной и оперативной информации 64
2.2.2. Характеристика результатной информации 70
2.3. Программное обеспечение задачи 72
2.3.1. Сценарий диалога 72
2.3.2. Характеристика базы данных 76
2.3.3. Структурная схема пакета 82
2.4. Испытания разработанного решения 84
2.4.1. Перечень объектов и функций, подлежащих испытаниям 85
2.4.2. Методы проведения испытаний 85
2.4.3. Проведение проверочных испытаний и их результаты 90
3. ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 97

3.1. Выбор и обоснование методики расчета экономической эффективности ..
.......................................................................................................................... 97
3.2. Результат расчетов показателей экономической эффективности проекта ..
.......................................................................................................................... 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 113
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 116
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 117
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 129

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время информационные технологии имеют все большее значение при работе предприятий любых сфер деятельности. Ведется автоматизация всех возможных процессов: от мониторинга показателей датчиков на заводах до управления документооборотом внутри организации и анализа большого объема данных для прогнозов курса рубля. Автоматизация не обошла и транспортную сферу: вводятся как информационные системы для автоматизации логистики и ведения учета ресурсов на небольших предприятиях, так и сложные автоматизированные системы управления технологическим процессом, включающие в себя подсистемы, обеспечивающие автоматизацию транспортной логистики, диспетчеризацию движения, учет и контроль ресурсов, документооборот внутри предприятия и автоматизацию прочих процессов в зависимости от размера предприятия и специфике его деятельности.
Однако, при работе общественного транспорта крайне важно рациональное потребление доступных ресурсов, их снижение, и при этом удержание качества обслуживания пассажиров на должном уровне. Для выполнения этой работы используется кропотливый труд аналитиков, логистов и графистов. Однако эту работу возможно и нужно автоматизировать, что приведет как к снижению затрат человекочасов, а значит и бюджета, так и к снижению количества ошибок при планировании перевозок, и чем крупнее предприятие, тем больше эффективность автоматизации этого процесса.
В отличие от обычных предприятий обеспечения пассажирских перевозок, метрополитены представляют из себя крайне сложную и крупную структуру, где критически важны и, соответственно, досконально высчитываются параметры движения поездов. Цель данного проекта – облегчение этой работы и обеспечение своевременного реагирования на отклонения показателей загруженности линий от ожидаемых путем введения автоматизированной системы. В проекции этой цели перед автоматизированной системой поставлен комплекс обобщенных задач, в который входят:

• Оптимизация параметров трафика для снижения износа составов и при этом осуществления должного качества пассажирских перевозок;
• Облегчение работы диспетчеров;
• Обеспечение возможности своевременно отвечать на необходимость изменить действующий график движения поездов.
В комплекс конкретных же задач, поставленных перед системой, входят:
• Сбор и мониторинг данных по загруженности линий метрополитена и станций;
• Сбор и мониторинг актуальных параметров трафика на линии;
• Анализ и вычисление оптимальных параметров трафика метрополитена с учетом загруженности, предельно допустимых показателей движения и имеющихся ресурсов.
Учитывая специфику рассматриваемого предприятия, разрабатываемая система должна отвечать следующим требованиям:
• Высокая точность вычислений;
• Высокое быстродействие системы;
• Высокая безопасность системы, в том числе обеспечение отказоустойчивости и стабильности работы системы.
Для разработки системы необходимо провести комплексную работу, в которую будет входить:
• Обобщенный сбор и анализ данных о предприятии: специфике деятельности, экономических показателях, организационной структуре, программной и технической архитектуре, организации обеспечения информационной безопасности и защиты данных;
• Выделение и обоснование решаемой задачи, определение ее места в комплексе уже существующих процессов;
• Разработка стратегии реализации проекта;
• Обоснование конкретных проектных решений, в частности: описание потоков данных, выбор СУБД, языка программирования, принятие

решений по техническому обеспечению;
• Выбор стандарта жизненного цикла проекта, анализ рисков на каждой стадии выбранного жизненного цикла в рамках проекта;
• Разработка информационных потоков в контексте функционирования системы, разработка информационной базы автоматизированной системы;
• Проектирование функций и модулей системы, описание процесса ее функционирования и организации диалога с пользователем;
• Выбор способа тестирования системы, разработка методики испытаний в рамках проекта, проведение предварительных испытаний;
• Анализ и обоснование экономической эффективности проекта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 50.1.028-2001
«Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования» (утв. постановлением Госстандарта России от 2 июля 2001 г. №256).
2. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 54723-2019
«Глобальная навигационная спутниковая система. Система управления городским пассажирским транспортом комплексная. Назначение, состав и характеристики решаемых задач подсистемы анализа пассажиропотоков» (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 октября 2019 г. №801).
3. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 34.601-90
«Автоматизированные системы. Стадии создания» (утв. постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 29 декабря 1990 г. №3469).
4. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 7.32-2001
«Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления (с Изменением №1)» (утв. постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 4 сентября 2001 г. №367).
5. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 34.602-89
«Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы» (утв. постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24 марта 1989 г. №661).
6. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 34.603-92.
«Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем» (утв. постановлением Комитета стандартизации и метрологии

СССР от 17 февраля 1992 г. №161).
7. Государственный стандарт Российской Федерации ГОСТ 19.701-90
«Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения» (утв. постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26 декабря 1990 г.
№3294).
8. Типовые правила технической эксплуатации метрополитена (утв. приказом Минтранса России от 21 декабря 2018 г. №468).
9. Комментарии к Правилам технической эксплуатации метрополитенов Российской Федерации. – Москва.: –ИКЦ «Академкнига», 2002. –279 с.: ил. 10.Узлов А.Г., Киргет В.Н., Великанов В.А. Сборник №1 постоянно действующих инструктажей для локомотивных бригад (машинистов) электропоездов. – Москва.: – ГУП «Московский метрополитен», 1999. – 79
с.
11. Бакулин А.С., Пронин В.А., Федоров Е.А., Кудринская К.И. Организация движения поездов и работа станций метрополитена. Учебник для подготовки рабочих на производстве. – Москва.: – Транспорт, 1981. – 230 с.: ил.
12. Кузнецов С., Половинкин В. Железнодорожный транспорт. Комплексная система обеспечения безопасности и автоматизированного управления движением поездов метрополитена. – Москва.: – Системная интеграция, 2000. – 8 с.: ил.
13. Подробное описание функций обеспечения сетевой безопасности, реализованных на платформах маршрутизаторов Cisco ISR второго поколения. – Cisco и/или ее дочерние компании, 2012. – 24 с.: ил.
14. Макарова Н.В., Волков Б.В. Информатика: Учебник для вузов. – Санкт- Петербург.: – Питер, 2011. – 576 с.: ил.
15. Голицына О.Л., Попов И.И., Максимов Н.В. Информационные системы.

Учебное пособие. – Москва.: – Московская финансово-промышленная академия, 2004. – 329 с.: ил.
16. Грекул В.И., Коровкина Н.Л., Левочкина Г.А. Проектирование информационных систем: учебник и практикум для академического бакалавриата. – Москва.: – Юрайт, 2017. – 385 с.: ил.
17. Налбандян Г.Г., Кушниренко Е.Б. Оптимизация распределения полномочий и ответственности по методике RACI. – Санкт-Петербург.: – Стратегии бизнеса, 2014. – 4 с.
18. Гринвальд Р., Стаковьяк Р., Стерн Дж. Oracle 11g. Основы. – 4-е изд. – Санкт-Петербург.: – Символ-Плюс, 2009. – 464 с.: ил.
19. Лафоре Р. Объектно-ориентированное программирование в C++. Классика Computer Science. – 4-е изд. – Санкт-Петербург.: – Питер, 2017. – 928 с.: ил.