Використання експертних технологій прийняття рішень

3.11 Типи змінних

Перемінні це деяка область у пам'яті, що зберігає дані. Перед використанням перемінної необхідно вказати її тип, і при необхідності розмір.

3.11.1 Цілочисельний тип

Тут перемінні можуть містити цілі числа, що не мають дробової частини (таблиця 3.1).

Таблиця 3.1 Таблиця цілочисельного типу

Тип	Значення	Об'єм
Shortint	-128..127	8-біт зі знаком
Smallint	-32768..32767	16-біт зі знаком
Integer	-2147483648.. 2147483647	32-біт зі знаком
Longint	-2147483648.. 2147483647	32-біт зі знаком
Int64	-2^63..2^63-1	64-біт зі знаком
Byte	0..255	8-біт без знака
Word	0..65535	16-біт без знака
Longword	0..4294967295	32-біт без знака
Cardinal	0..4294967295	32-біт без знака

Число після знака ^ означає ступінь. Проте, це правило не можна застосовувати в програмі. Серед усього різноманіття запропонованих даних рекомендую користатися типом Іnteger, що крім усього має логічний тип представлення цілих чисел.

3.11.2 Дійсний тип

У перемінних цього типу числа представляють дані, що складаються з цілої і дробової частини (таблиця 3.2). Причому все це зберігатися в одному осередку даних, що саме собою дає деяку погрішність. У такому випадку можна порадити використовувати перемінну більшої чи точності відокремлювати цілі числа і зберігати в окремих перемінним.

Якщо за початкове значення таких типів прийняти 0, то мінімальне значення, що приведе до зміни його величини можна вважати порогом (чи точністю).

Таблиця 3.2 Таблиця дійсного типу

Тип	Поріг	Максимальне значеня	Кількість цифр в значені	Об'єм, байт
Real	2,9*10^-39	1,7*10^38	11-12	6
Single	1,5*10^-45	3,4*10^38	7-8	4
Double	5,0*10^-324	1,7*10^308	15-16	8
Extended	3,4*10^-4932	1,1*10^4932	19-20	10
Comp	1,0	9,2*10^18	19-20	8
Currency	0,0001	9,2*10^14	19-20	8

Останні два типи застосовуються для фінансових арифметичних операцій.

Тип Real залишений для сумісності з ранніми версіями Delphі і Pascal. Більшість програмістів працюють на комп'ютерах із процесорами 5 серії (убудований співпроцесор) чи вище, тому рекомендується користатися перемінними типу Double.

3.11.3 Символьний тип

Символьний тип називається Char. Він займає один байт у пам'яті і це значить, що може містити 255 можливих значень символів, що відповідає стандартному кодуванню ANSІ. Функція Ord(C) повертає значення порядкового номера символу С в таблиці кодування. Значення, що повертається, має тип Byte. Зворотне перетворення здійснюється функцією Chr(B).

Приклад такого перетворення при натисканні на кнопку Button1:

procedure TForm1.Button1Clіck(Sender: TObject);

Var

C:Char;B:Byte; // символьна і чисельна перемінна

begіn

C:='A'; // у перемінну З заносимо символ А

B:=Ord(C); // одержуємо значення символу А рівне 65

B:=100; // У перемінну В заносимо 100

C:=Chr(B); // одержуємо символ d

end;

Функція UpCase перетворить малу літеру в прописну. Але вона працює тільки із символами англійського алфавіту.

3.11.4 Строковий тип

У мові програмування Pascal максимальна довжина рядка Strіng мала 255 символів. У Delphі залишена такий рядок, але називається вона ShortStrіng. Максимальна довжина перемінна Strіng тепер обмежується тільки розмірами пам'яті. Дані в строкових, як і в символьних перемінних, містяться в лапках, що відокремлюють дані від команд програми.

Приклад:

Var

st:Strіng; // Оголошення строкової перемінний st

st:='привіт'; // Заносимо в перемінну st текстовий рядок

ShowMessage(st); // Висновок на екран віконця з повідомленням

Тут весь приклад шматка програми можна привести в більш спрощений вид:

ShowMessage('привіт');

3.11.5 Булевий тип

Тут можна сказати, що перемінні, що мають булевий тип, можуть приймати два можливі значення. Це true (вірно) чи false (невірно). Оголошується він як тип Boolean.

4. Опис функціональних можливостей та програмної реалізації проектованої системи

4.1 Функціональне призначення та технологічні особливості розробки

Розроблена експертна медична система визначає характер захворювання, ґрунтуючись на відповідях, одержаних на поставлені питання. База знань включає близько 100 поширених захворювань. База знань для експертної системи була створена на основі класичного посібника К. Нейлора «Як побудувати свою експертну систему».

Розроблена система була реалізована в середовищі Delphi. Вхідна інформація зберігається в зовнішніх текстових файлах.

Склад розробленої системи:

· Medic.exe виконавчий файл, розробленої системи;

· descript - каталог, що містить файли в форматі rtf опису захворювання та рекомендації щодо лікування, назва файлу відповідає номеру хвороби в файлі hypothes.win;

· hypothes.win - текстовий файл, що містить списки хвороб і вірогідності їх присутності;

· symptoms.win - текстовий файл, що містить список симптомів.

Вимоги до програмного забезпечення:

· Робота в середовищі операційних систем Windows 2000/XP/Vista/7, а також операційних системах сімейства Unix;

· Відсутність додаткових вимог до розміщення здійсненних файлів;

· Простота й зрозумілість інтерфейсу.

Мінімальні вимоги до апаратного забезпечення:

· IBM-Сумісний комп'ютер, не нижче Pentium III, RAM-256Mb, SVGA-800*600*16bit, вільний простір на жорсткому диску - біля 3 Мб.

4.2 Структура експертної системи

Типові експертні системи можуть мати таку структуру:

· База даних (не обов'язкова);

· База знань;

· Машина виведення (розв'язувач);

· Підсистема пояснень;

· Інтерфейс користувача.

База знань складається з правил аналізу інформації від користувача з конкретної проблеми. Експертна система аналізує ситуацію і, залежно від спрямованості експертної системи, дає рекомендації по розв'язанню проблеми. Експертна система створюється за допомогою двох груп людей:

· інженерів, які розробляють ядро експертної системи і, знаючи організацію бази знань, заповнюють її за допомогою:

· експертів (експерта) за фахом.

На рис. 4.1 наведена структура експертної системи.

Рис. 4.1 Структура експертної системи

Етапи розробки експертних систем:

1. Етап ідентифікації проблем визначаються завдання, які підлягають вирішенню, виявляються цілі розробки, визначаються експерти і типи користувачів.

2. Етап витягання знань проводиться змістовний аналіз проблемної області, виявляються поняття і їх взаємозв'язки, визначаються методи розв'язання задач.

3. Етап структуризації знань обираються ІС і визначаються способи подання всіх видів знань, формалізуються основні поняття, визначаються способи інтерпретації знань, моделюється робота системи, оцінюється адекватність цілям системи зафіксованих понять, методів рішень, засобів представлення й маніпулювання знаннями.

4. Етап формалізації здійснюється наповнення експертом бази знань. У зв'язку з тим, що основою ЕС є знання, даний етап є найбільш важливим і найбільш трудомістким етапом розробки ЕС. Процес придбання знань поділяють на вилучення знань з експерта, організацію знань, що забезпечує ефективну роботу системи, і представлення знань у вигляді, зрозумілому ЕС. Процес придбання знань здійснюється інженером по знаннях на основі аналізу діяльності експерта з вирішення реальних завдань.

5. Реалізація ЕС відбувається створення одного або декількох прототипів ЕС котрі вирішують поставлені задачі.

6. Етап тестування проводиться оцінка обраного способу представлення знань в ЕС в цілому.

Система, окрім виконання обчислювальних операцій, формує певні висновки, базуючись на тих знаннях, якими вона володіє. Знання в системі, зазвичай, описані деякою спеціалізованою мовою і зберігаються окремо від програмного коду, що формує висновки. Компонент збереження знань прийнято називати базою знань.

На рис. 4.2 наведена запропонована структурна схема процесу набору вирішальних правил.



Рис. 4.2 Структурна схема процесу набору вирішальних правил

4.3 Побудова машини логічного виводу

Розроблена нами експертна система заснована на правилах логічного виводу.

Однією з головних проблем при побудові експертної системи є те, що навіть якщо всі необхідні знання в наявності, вони іноді існують в невідповідному для застосування вигляді. Ідеальною буде така ситуація, при якій ми зможемо в тій або іншій області надати машині в прийнятному для неї вигляді безліч визначень, які вона зможе використовувати приблизно так само, як людина-експерт.

З урахуванням байесовской системи логічного виводу приймемо, що велика частина інформації не є абсолютно точною, а носить імовірнісний характер.

Зосередимо основну увагу на тому, в якому форматі потрібно представити інформацію, що вводиться в програму, про область, в якій система повинна стати експертом, тому що збір цієї інформації є найважчою частиною роботи.

Файл SYMPTOMS.WIN, що містить перелік симптомів має наступну структуру:



Рис. 4.3 Структура файлу, який містить перелік симптомів

Як ми бачимо, кожна стрічка починається з номеру симптому, потім йде питання, яке видає користувачеві експертна система.

Наступну структуру має текстовий файл, який містить списки хвороб і вірогідності їх присутності (HYPOTHES.WIN):

Рис. 4.4 Структура файлу, який містить списки хвороб і вірогідності їх присутності

Розглянемо структуру цього файлу біль детально. Перше поле запису характеризує назву можливого результату, наприклад Застуда. Наступне поле -- р-- це апріорна вірогідність та кого результату Р(Н), тобто вірогідність результату у разі відсутності додаткової інформації. Після цього йде ряд полів, що повторюються, з трьох елементів. Перший елемент -- j -- це номер відповідного симптому. Наступні два елементи -- Р(Е:Н) і Р(Е:неН) --відповідно вірогідність отримання відповіді «Та» на це питання, якщо можливий результат вірний і невірний.

Рис. 4.5 Елементи файлу

Наведемо ще приклад:

Грип, 0.01 1 0.9 0.01 2 1 0.01 3 0 0.01

Тут сказано: існує апріорна вірогідність P(H)= 0.01 того, що будь-яка навмання узята людина хворіє на грип. Припустимо, програма ставить питання 1 (симптом 1). Тоді ми маємо Р(Е:Н) = 0.9 і Р(Е:неН) = 0.01, а це означає, що якщо у пацієнта грип, то він в дев'яти випадках з десяти відповість «Та» на це питання, а якщо у нього немає грипу, він відповість «Та» лише в одному випадку із ста. Очевидно, відповідь «Та» підтверджує гіпотезу про те, що у нього грип. Відповідь «Ні» дозволяє припустити, що людина на грип не хворіє.

Так само і в другій групі симптомів 2,1,0.01. В цьому випадку Р(Е:Н) = 1 тобто якщо у людини грип, то цей симптом повинен бути присутнім. Відповідний симптом може мати місце і за відсутності грипу Р(Е:неН) = 0.01, але це маловірогідно. Питання 3 виключає грип при відповіді «так», тому що Р(Е:Н) = 0.

Для отримання потрібних результатів провести дослідження, щоб встановити обґрунтовані значення для цієї вірогідності. Отримання такої інформації -- важке завдання. Але, якщо ми пишемо програму загального призначення, її основою буде теорема Байеса, що стверджує:

Р(Е:Н) = Р(Е:Н) * Р(Н) / (Р(Е:Н) * Р(Н) + Р(Е:неН) * Р(неН))

Вірогідність здійснення якоїсь гіпотези Н за наявності певних підтверджуючих свідоцтв Е обчислюється на основі апріорної вірогідності цієї гіпотези без підтверджуючих свідоцтв і вірогідності здійснення свідоцтв за умов, що гіпотеза вірна або невірна.

Тому, повертаючись до наших хвороб, виявляється:

P(H:E) = py.p/(py.p+pn.(1-p))

В даному випадку ми починаємо з того, що Р(Н) = р для всіх хвороб. Програма ставить відповідне питання і залежно від відповіді обчислює Р (Н:Е). Відповідь «Так» підтверджує вищезгадані розрахунки, відповідь «Ні» теж, але з (1--ру) замість ру і (1 -- рn) замість рn. Апріорна вірогідність Р(Н) замінюється на Р(Н:Е). Потім продовжується виконання програми, але з урахуванням постійної корекції значення Р(Н) у міру надходження нової інформації.

4.4 Програмна реалізація системи

Описуючи алгоритм, ми можемо розділити програму на декілька частин.

Частина 1. Програма прочитуємо інформацію з текстових файлів і визначає кількість симптомів і хвороб.

Частина 2. На підставі масиву апріорної вірогідності програма вирішує, які питання найважливіші і які задавати в першу чергу.

Частина 3. Програма знаходить найважливіше питання і задає його.

Частина 4. Апріорна вірогідність замінюється новими значеннями при отриманні нових підтверджуючих свідоцтв.

Частина 5. Підраховуються нові значення правил. Визначаються також мінімальне і максимальне значення для кожної хвороби, засновані на існуючій в даний момент апріорній вірогідності і припущеннях, що свідоцтва, що залишилися, говоритимуть на користь гіпотези або суперечити їй. Гіпотези, які не мають сенсу, просто відкидаються. Ті ж з них, чиї мінімальні значення визначеного вище рівня, можуть вважатися можливими результатами.

Після цього програма повертається до частини 3 і продовжує свою роботу.

Структура алгоритму роботи системи рис. 4.6.

Для зберігання даних в розробленій системі використовуються наступні масиви:

Р Використовується для зберігання поточних значень вірогідності.

RULEVALUE Використовується для зберігання «значення» кожного з свідоцтв, вираженого кількістю змін, які можуть бути внесені у вірогідності гіпотез.

QUESTIONS Використовується для зберігання переліку відповідних питань, найбільш важливих для кожної гіпотези, зменшується індекс елементу масиву кожного разу, коли задається питання.

MINI Використовується для зберігання мінімальної можливої вірогідності, якої може досягти кожна гіпотеза.

MAXI Використовується для зберігання максимально можливої вірогідності, якої може досягти кожна гіпотеза.



Рис. 4.6 Структура алгоритму роботи системи

HYPO Використовується для зберігання загального числа питань із списку по кожній хворобі.

VARFLAG Масив прапорців, що спочатку встановлюються в значення 1. Після завдання кожного нового питання відповідний прапорець встановлюється в 0, щоб уникнути повторного завдання того ж питання.

Глобальні змінні форми:

s,st:string;

s1:array[1..20] of string;

VARFLAG: array[1..100] of integer;

p,mini,maxi: array[1..100] of real;

HYPO:array[1..100] of integer;

Далі наведений програмний код, що дозволяє сформувати ці масиви із зовнішніх вихідних файлів. Ця процедура відбувається при створенні форми

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

var i,j,k,n,z,x,y:integer;

begin

// Завантажуємо вхідні тестові файли, що повинні міститься в тому ж каталозі, що і виконавчий файл системи в допоміжні компоненти типу Memo, що далі будуть використовуватися в якості масивів строк

// Функція ExtractFilePath дозволяє виділити шлях до каталогу з повного імені виконавчого файлу

Memo2.Lines.LoadFromFile(ExtractFilePath(ParamStr(0)) + 'HYPOTHES.WIN ');

Memo1.Lines.LoadFromFile(ExtractFilePath(ParamStr(0)) + 'SYMPTOMS.WIN ');

// Робимо компоненти Memo невидимими

memo1.Visible:=false ;

memo2.Visible:=false;

// Формуємо масив прапорців, які вказують, чи вже задавалось поточне питання

// memo1.Lines.Count - кількість рядків в файлі гіпотез

for j:=1 to memo1.Lines.Count do

VARFLAG[j]:=1;

j:=1; i:=0; x:=0;

// Наступним чином формується масив апріорних вірогідностей

// Перебираємо усі строки компоненту Memo2, кожний третій рядок містить необхідне нам значення

while j<= memo2.Lines.Count-1 do

begin

// Зчитуємо рядок у змінну

s:=Memo2.Lines[j];

i:=i+1;

// Виділяємо із рядка необхідне значення та перетворюємо його в числовий тип

p[i]:=strtofloat(copy(s,4,4));

j:=j+3;

end;

// Далі ми видаляємо вже непотрібні нам символи із рядка

delete(s,1,13);

n:=1;

z:=0;

// Масив s1 буде містити наступну інформацію - номер відповідного симптому, Р(Е:Н) та Р(Е:неН)

// Перебираємо в циклі символи рядка

for k:=1 to length(s) do

begin

z:=z+1;

s1[z]:=copy(s,1,11)

// Наступне поле, що містить інформацію

n:=n+12;

end;

// Формуємо масив, що використовується для зберігання загального числа питань із списку по кожній хворобі

x:=x+1; HYPO[x]:=z;

// Далі формуємо масивм MINI (використовується для зберігання мінімальної можливої вірогідності, якої може досягти кожна гіпотеза) та MAXI (використовується для зберігання максимально можливої вірогідності, якої може досягти кожна гіпотеза)

// Перебираємо в циклі отриманий список полів

for k:=1 to z do

begin

// Заносимо значення поля у допоміжну змінну

st:=s1[k]

// Визначаємо номер гіпотези

y:=strtoint(st[1]);

maxi[y]:=strtofloat(copy(st,3,4)); // параметр Р(Е:Н)

minii[y]:=strtofloat(copy(st,7,4)); // параметр Р(Е:неН)

end;

end;

Інтерфейс користувача системи побудований за допомогою компонентів, розташування яких на форму наведено на рис. 4.7.

Для виводу питання був використаний компонент Memo3. Для виводу списку можливих захворювань використовувалися компоненти вибору із списку ListBox1 (для основної гіпотези) та ListBox2 (для виводу додаткових припущень).

Для вибору варіанту відповіді використовувались стандартні командні кнопки типу Button.

Для виводу опису захворювання був використаний компонент RichEdit. Як вже було зазначено вище, опис захворювань зберігається в окремих файлах формату rtf в окремому каталозі descript. Назва файлу відповідає номеру захворювання.

У розробленій системі відповідь користувача зберігається в змінній RESPONSE. Вона визначається в діапазоні від --5 (Ні) до +5 (Так). Далі наведений код, що виконується при натисненні користувачем відповідної кнопки.

// Для кнопки «Нет»

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

RESPONSE:=RESPONSE-5;

end;

// Для кнопки «Наверное Нет»

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

begin

RESPONSE:=RESPONSE-3;

end;

// Для кнопки «Не знаю»

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

begin

RESPONSE:=RESPONSE;

end;

// Для кнопки «Наверное Да»

procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject);

begin

RESPONSE:=RESPONSE+3;

end;

// Для кнопки «Да»

procedure TForm1.Button5Click(Sender: TObject);

begin

RESPONSE:=RESPONSE+5;

end;

При визначенні вірогідностей використовувалась наступна ідея. Якщо RESPONSE=+5, то відповідь була „Так” і тоді:

Р(Е:Н) = Р(Е:Н) * Р(Н) / (Р(Е:Н) * Р(Н) + Р(Е:неН) * Р(неН))

Якщо RESPONSE= -5, тоді:

Р(Е:Н) = Р(Е:Н) * Р(Н) / (Р(Е:Н) * Р(Н) + Р(неЕ:неН) * Р(неН))

Якщо RESPONSE= 0, тоді:

Р(Е:Н) = Р(Н)

З точки зору програмної реалізації це виглядає наступним чином. У першому випадку:

for i:=1 to Memo1.Lines.Count do

maxi[i]:= maxi[i]*p[i]/( maxi[i]*p[i] +mini[i]*p[i] );

У другому випадку

for i:=1 to Memo1.Lines.Count do

maxi[i]:= mini[i]*p[i]/( maxi[i]*p[i] +mini[i]*p[i] );

І в третьому випадку

for i:=1 to Memo1.Lines.Count do

maxi[i]:= p[i]

Далі розглянемо фрагмент коду, який відповідає за вивід опису захворювання.

procedure TForm1.ListBox1Click(Sender: TObject);

begin

RichEdit1.Lines.LoadFromFile(ExtractFilePath(ParamStr(0)) + '\descript\'+inttostr(k)+'.rtf');

end;

Аналогічно, для списку додаткових припущень маємо:

procedure TForm1.ListBox2Click(Sender: TObject);

begin

RichEdit1.Lines.LoadFromFile(ExtractFilePath(ParamStr(0)) + '\descript\'+inttostr(k)+'.rtf');

end;

Якщо натиснути кнопку „Новий сеанс”, усі параметри будуть обнулені та масиви параметрів будуть сформовані заново. Для цього достатньо визвати процедуру, що вже була описана раніше при створенні форми.

procedure TForm1.Button6Click(Sender: TObject);

begin

FormCreate(Sender)

end;

Довідкова інформація про розроблену системи міститься на окремій формі в компоненті Memo. При натисненні на відповідну кнопку ця форма буде виведена на екран.

procedure TForm1.Button7Click(Sender: TObject);

begin

form2.showmodal end;

4.5 Опис інтерфейсу користувача

На рис. 4.8 наведений вигляд головного вікна системи. Як ми бачимо у верхній частині робочого вікна системи виводиться питання. Потім користувачу необхідно відповісти на нього, використовуючи імовірнісну шкалу. Далі програма виводить основну гіпотезу і додаткові припущення. У нижній частині вікна виводиться опис хвороби і методи її лікування. Файли з описом хвороб зберігаються в зовнішніх файлах формату rtf.

Вікно з гіпотезами завжди знаходиться в робочому стані, тобто після кожної нашої відповіді, система міняє своє припущення щодо можливої хвороби. Остаточний діагноз ставиться після відповіді на всі запропоновані питання.

Кнопка „Новый сеанс” дозволяє у будь який момент часи перервати поточний сеанс і почати опитування заново.

В правій частині вікна для користувача виводиться коротка інструкція щодо роботи з системою.

Кнопка „Описание программы” виводить на екран вікно, що з коротким описом функціональних можливостей розробленої системи і інформацією про автора.

Таким чином, розроблена в результаті виконання дипломної роботи медична експертна система призначена для первинного визначення характеру захворювання, коли ще немає можливості проконсультуватися з фахівцем.

Розроблена система визначає характер захворювання, ґрунтуючись на відповідях, одержаних на поставлені питання. База знань включає близько 100 поширених захворювань. База знань для експертної системи була створена на основі класичного посібника К. Нейлора «Як побудувати свою експертну систему».

Експертні системи застосовуються для предметів реального світу, операції з якими зазвичай вимагають великого досвіду, накопиченого людиною. Експертні системи мають яскраво виражену практичну направленість для застосування в науковій або комерційній сфері.

5. Економічне обґрунтування доцільності розробки програмного продукту

Розроблена в ході виконання дипломної роботи система призначена для спостереження за використанням мережевого трафіку в локальних мережах і є інструментом, призначеним для системного адміністратора.

Економічна доцільність розробки системи полягає в економії часу та трудовитрат системного адміністратора та в більш надійному функціонуванні локальної мережі підприємства.

Розроблена система була реалізована за допомогою високорівневої мови програмування C# в середовищі розробки Microsoft Visual C# 2008 Express Edition, яка є абсолютно безкоштовною і доступна для вільного завантаження з сайту компанії Microsoft.

Визначення витрат на створення програмного продукту.

Оскільки середа розробки є безкоштовною, витрати на створення програмного продукту складаються з витрат по оплаті праці розробника програми і витрат по оплаті машинного часу при відладці програми:

Зспп=З^зп_спп +З^мв_спп+З_заг,

де

З_спп - витрати на створення програмного продукту;

З^зп_спп - витрати на оплату праці розробника програми;

З^мв_спп - витрати на оплату машинного часу;

З_заг - загальні витрати.

Витрати на оплату праці розробника програми (З^зп_спп) визначаються шляхом множення трудомісткості створення програмного продукту на середню годинну оплату програміста (з урахуванням коефіцієнта відрахувань на соціальні потреби):

З^зп_спп=t*T_час.

Розрахунок трудомісткості створення програмного продукту.

Трудомісткість розробки програмного продукту можна визначити таким чином:

t= t_o+ t_а+ t_б+ t_п+ t_д+ t_от,

де:

t_o - витрати праці на підготовку опису завдання;

t_а - витрати праці на розробку алгоритму рішення задачі;

t_б - витрати праці на розробку блок-схеми алгоритму рішення задачі;

t_п - витрати праці на складання програми по готовій блок-схемі;

t_д - витрати праці на підготовку документації завдання;

t_от - витрати праці на відладку програми на ЕОМ при комплексній відладці завдання.

Складові витрат можна виразити через умовне число операторів Q. У нашому випадку число операторів у відлагодженій програмі Q=1050.

Розрахунок витрат праці на підготовку опису завдань.

Оцінити витрати праці на підготовку опису завдання не можливо, оскільки це пов'язано з творчим характером роботи, натомість оцінимо витрати праці на вивчення опису завдання з урахуванням уточнення опису і кваліфікації програміста:

t_o= Q*B/(75…85*K),

де:

B - коефіцієнт збільшення витрат праці унаслідок недостатнього опису завдання, уточнень і деякої недоробки, B=1,2…5;

K - коефіцієнт кваліфікації розробника, для тих, що працюють до 2 років K=0,8;

Коефіцієнт В приймаємо рівним 2.

Таким чином отримаємо

t_o= 1050*2/(78*0,8) = 33,65 (люд-год).

Розрахунок витрат праці на розробку алгоритму.

Витрати праці на розробку алгоритму рішення задачі:

t_а = Q/(60…75*K)

t_а = 1050/(70*0,8)=18,75 (люд-год).

Розрахунок витрат праці на розробку блок-схеми.

Витрати праці на розробку блок-схеми алгоритму рішення задачі обчислимо таким чином:

t_б= Q/(60…75*K)

t_б = 1050/(71*0,8)=18,48 (люд-год).

Розрахунок витрат праці на складання програми.

Витрати праці на складання програми по готовій блок-схемі обчислимо таким чином:

tп= Q/(60…75*K)

tп = 1050/(72*0,8)=18,23 (люд-год).

Розрахунок витрат праці на відладку програми.

Витрати праці на відладку програми на ЕОМ при комплексній відладці завдання:

tот=1.5* t^Aот,

де t^Aот витрати праці на відладку програми на ЕОМ при автономній відладці одного завдання;

t^Aот= Q/(40…50*K)

t^Aот = 1050/(48*0,8)=27,34 (люд-год)

tот=1.5*27,34=41,01 (люд-год).

Розрахунок витрат праці на підготовку документації.

Витрати праці на підготовку документації по завданню визначаються:

t_д= tдр+ tдо,

де:

tдр - витрати праці на підготовку матеріалів в рукопису;

tдо - витрати на редагування, друк і оформлення документації;

t_др= Q/(150…200*K)

tдр = 1050/(180*0.8) = 7,29 (люд-год)

tдо=0.75*tдр

tдо =0.75*7,29=5,47 (люд-год)

Звідси:

tд=7,29+5,47=12,76 (люд-год).

Отже, загальну трудомісткість програмного продукту можна розрахувати:

t = 33,65 +18,75 +18,48+18,23 +41,01+12,76 =142,88 (люд-год).

Розрахунок середньої зарплати програміста.

Середня зарплата програміста в сучасних ринкових умовах може варіюватися в широкому діапазоні. Для розрахунку візьмемо середню годинну оплату праці, яка складає Т_час.=8 грн/година, що означає 1408 грн/міс при 8-ми годинному робочому дні і 5-ти денному робочому тижню.

Витрати на оплату праці програміста складаються із зарплати програміста і нарахувань на соціальні потреби. Нарахування на соціальні потреби включають:

33,2% пенсійний фонд;

1,4% соціальне страхування;

1.6% відрахування до державного фонду зайнятості на випадок безробіття;

1% на соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві і професійних захворювань, які спричинили втрату працездатності.

Разом нарахування на соціальні потреби складають 37,2%.

Тобто 1408грн*37,2%=520,96 грн

Звідси витрати на оплату праці програміста складають:

З^зп_спп= 1408+520,96=1928,96 грн.

Витрати на оплату машинного часу.

Витрати на оплату машинного часу при відладці програми визначаються шляхом множення фактичного часу відладки програми на ціну машино-години орендного часу:

З^мв_спп =С_час*t_ЕОМ,

де

С_час - ціна машино-години орендного часу, грн/год;

t_ЕОМ - фактичний час відладки програми на ЕОМ;

Розрахунок фактичного часу відладки.

Фактичний час відладки обчислимо за формулою:

t_еом = t_п + t_до + t_от ;

t_еом =18,23 +5,47 +41,01 = 64,71 години

Розрахунок ціни машино-години.

Ціну машино-години знайдемо по формулі:

С_год = З_еом/Т_еом,

де

З_еом - повні витрати на експлуатацію ЕОМ на протязі року;

Т_еом - дійсний річний фонд часу ЕОМ, год/рік.

Розрахунок річного фонду часу роботи ПЕОМ.

Загальна кількість днів в році - 365. Число святкових і вихідних днів - 114(10 святкових і 52*2вихідні).

Час простою в профілактичних роботах визначається як щотижнева профілактика по 3 години.

Разом річний фонд робочого часу ПЕОМ складає:

Т_еом = 8*(365-114)-52*3=1852 год.

Розрахунок повних витрат на експлуатацію ЕОМ.

Повні витрати на експлуатацію можна визначити по формулі:

Зеом = (Ззп+ Зам+ Зэл+ Здм+ Зпр+ Зін),

де,

З_зп - річні витрати на заробітну плату обслуговуючого персоналу, грн/рік;

З_ам - річні витрати на амортизацію, грн/рік;

З_эл - річні витрати на електроенергію, споживану ЕОМ, грн/рік;

З_дм річні витрати на допоміжні матеріали, грн/рік;

З_пр - витрати на поточний ремонт комп'ютера, грн/рік;

З_ін - річні витрати на інші і накладні витрати, грн/рік.

Амортизаційні відрахування.

Річні амортизаційні відрахування визначаються по формулі:

З_ам=Сбал*Нам,

де Сбал - балансова вартість комп'ютера, грн/шт.;

Нам - норма амортизації, %;

Нам =25%.

Балансова вартість ПЕОМ включає відпускну ціну, витрати на транспортування, монтаж устаткування і його відладку:

С_бал = Срин +Зуст ;

де

Срин - ринкова вартість комп'ютеру, грн/шт.,

Зуст - витрати на доставку і установку комп'ютера, грн/шт;

Комп'ютер, на якому велася робота, був придбаний за ціною

Срин =5000 грн, витрати на установку і наладку склали приблизно 10% від вартості комп'ютера.

З_уст = 10%* Срин

Зуст =0.1*5000=500 грн.

Звідси, Сбал = 5000 +500 =5500 грн./шт.;

а Зам=5500*0,25= 1375 грн/год.

Розрахунок витрат на електроенергію.

Вартість електроенергії, споживаної за рік, визначається по формулі:

Зел = Реом * Теом * Сел * А,

де

Реом сумарна потужність ЕОМ,

Теом дійсний річний фонд часу ЕОМ, год/рік;

Сел - вартість 1кВт*год електроенергії;

А - коефіцієнт інтенсивного використання потужності машини.

Згідно технічному паспорту ЕОМ Реом =0.22 кВт, вартість 1кВт*год електроенергії для споживачів Сел =0,2436 грн., інтенсивність використання машини А=0.98.

Тоді розрахункове значення витрат на електроенергію:

З_ел = 0.22 * 1852* 0.2436* 0.30 = 29,78 грн.

Розрахунок витрат на поточний ремонт.

Витрати на поточний і профілактичний ремонт приймаються рівними 5% від вартості ЕОМ:

З_тр = 0.05* Сбал

Зтр = 0.05* 5500 = 275 грн.

Розрахунок витрат на допоміжні матеріали.

Витрати на матеріали, необхідні для забезпечення нормальної роботи ПЕОМ, складають близько 1 % від вартості ЕОМ:

Звм =0,01* 5500 =55 грн.

Інші витрати по експлуатації ПЕОМ.

Інші непрямі витрати, пов'язані з експлуатацією ПЕОМ, складаються з вартості послуг сторонніх організацій і складають 5% від вартості ЕОМ:

З_пр = 0,05* 5500 =275 грн.

Річні витрати на заробітну плату обслуговуючого персоналу.

Витрати на заробітну плату обслуговуючого персоналу складаються з основної заробітної плати, додаткової і відрахувань на заробітну плату:

З_зп = З^оснзп +З^допзп +З^отчзп.

Основна заробітна плата визначається, виходячи із загальної чисельності тих, що працюють в штаті:

З^оснзп =12 *?З^іокл,

де

З^іокл - тарифна ставка і-го працівника в місяць, грн;

12 - кількість місяців.

У штат обслуговуючого персоналу повинні входити інженер-електронщик з місячним окладом 1500 грн. і електрослюсар з окладом 1200 грн. Тоді, враховуючи, що даний персонал обслуговує 20 машин, маємо витрати на основну заробітну плату обслуговуючого персоналу, які складуть:

З^оснзп = 12*(1500+1200)/20=1620 грн.

Додаткова заробітна плата складає 60 % від основної заробітної плати:

З^допзп = 0.6 *1620 = 972 грн.

Відрахування на соціальні потреби складають 37,2% від суми додатковою і основною заробітних плат:

З^отчзп = 0,372*(1620 + 972) = 959,04 грн.

Тоді річні витрати на заробітну плату обслуговуючого персоналу складуть:

З_зп = 1620 +972 +959,04 = 3551,04 грн.

Повні витрати на експлуатацію ЕОМ в перебігу року складуть:

З_еом = 3551,04 + 1375+ 29,78 + 55 + 275+ 275= 5560,82 грн.

Тоді ціна машино-години часу, що орендується, складе

С_год = 5560,82 /1852 = 3 грн.

А витрати на оплату машинного часу складуть:

З^мвспп =Сгод*tеом

З^мвспп = 3 * 64,71= 194,13 грн.

Розрахунок загальних витрат.

Загальні витрати 643

З_спп=З^зпспп +З^мвспп+Ззаг

Зспп =1928,96+194,13 +643=2766,09 грн.

Тобто собівартість програмного продукту 2766,09 грн.

А зараз визначимо ціну програмного продукту:

Ц = Зспп + Р,

Где Ц - ціна програмного продукту;

Р - 15% від витрат на створення програмного продукту.

Ц = 2766,09 +414,91=3181 грн.

Ціна програмного продукту дорівнює 3181 грн.

В порівнянні з іншими програмними продуктами, які виконують аналогічні функції та мають вартість орієнтовно $1000, розроблена програма за умови тиражування обійдеться значно дешевше, ніж аналоги.

Економія від використання однієї копії розробленої програми представлятиме:

8,1 - курс долара Національного банку України

Е_К = $1000 * 8,1-3181= 4919 грн.

6. Охорона праці

Охорона праці це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.

Задачі охорони праці - забезпечення нормальних, здорових, безпечних умов праці, вивчення причин травматизму, професійних захворювань, пожарів та розробки систем заходів і вимог по їх усуненню.

Законодавство України про охорону праці базується на:

Конституція України, яка гарантує права громадян на працю, відпочинок, охорону здоров'я, медичну допомогу і страхування;

Закон України „Про охорону праці”, де вказано, що державна політика в області охорони праці базується на пріоритеті життя і здоров'я людей в умовах їх трудової діяльності. Відповідальність за створення нормальних і безпечних умов труда несе роботодавець незалежно від форми власності підприємства чи установи які здійснюють розробку виробництва та застосування ПЕОМ і ПК;

Норми штучного та природного освітлення визначені СНіП;

Закон України „Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення” де вказані основні вимоги гігієни та санітарії;

Параметри мікроклімату на робочих місцях регламентовані Держстандартом і ДСН;

Категорія робіт по величині загальних енергозатрат встановлена ДСН;

Закон України „Про загальнообов'язкове державне соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного захворювання, які спричинили втрату працездатності”, який гарантує право трудящих на соціальний захист і компенсацію постраждалим матеріальних втрат при травмуванні і професійного захворювання;

Кодекс законів про працю (КЗпП) де викладені окремі вимоги охорони праці;

Пожежна безпека викладена в законі України „Про пожежну безпеку” і „Правила про пожежну безпеку в Україні”

Крім того є ряд Державних стандартів, правил, норм, інструкцій та інших нормативних документів, регламентуючих питання охорони праці.

6.1 Аналіз небезпечних і шкідливих факторів в обчислювальному центрі

Одна з найважливіших задач охорони праці забезпечення безпеки працюючих, тобто забезпечення такого стану умов праці, при якому виключено дію на працюючих небезпечних і шкідливих виробничих чинників.

Нанесення травми людині в умовах виробництва обумовлене наявністю небезпечних виробничих чинників:

несприятливі мікрокліматичні умови;

підвищений рівень шуму;

недостатнє або надмірне освітлення;

підвищений рівень рентгенівських випромінювань;

рівня електромагнітних випромінювань;

психофізіологічні шкідливі і небезпечні виробничі чинники.

Держстандарт 12.1.005-88 розповсюджується на повітря робочої зони підприємств, встановлює загальні санітарно-гігієнічні вимоги до показників мікроклімату й допустимому вмісту шкідливих речовин в повітрі робочої зони. Вимоги на допустимий вміст шкідливих речовин в повітрі робочої зони розповсюджуються на робочі місця незалежно від їх розташування.

Показники, якими характеризується мікроклімат є: температура повітря, відносна вологість повітря, швидкість руху повітря, інтенсивність теплового випромінювання. Низька температура повітря впливає на оператора, як на організм людини так і на обладнання ПЕОМ. Великий вплив виявляє відносна вологість. При відносній вологості повітря більш 75-80% знижується опір ізоляції, змінюються робочі характеристики елементів, зростає інтенсивність відмов елементів ПЕОМ. Швидкість руху повітря і запиленість повітряного середовища виявляють вплив на функціональну діяльність людини і роботу приладів ПЕОМ.

В холодні періоди року температура повітря, швидкість його руху і відносна вологість повітря відповідно складають: 22-24 С; 0,1 м/с; 40-60%; в теплі періоди року температура повітря - 23-25 С; відносна вологість 40-60 %; швидкість руху повітря - 0,1 м/с.

Кондиціювання це автоматична підтримка в закритих приміщеннях всіх або окремих параметрів повітря з метою забезпечення оптимальних мікрокліматичних умов.

Згідно СНіП 2.04. 05-91 система вентиляції, кондиціювання повітря й повітряного опалення передбачена для суспільних, адміністративно-побутових і виробничих категорій.

Одним з найважливіших фізіологічних механізмів організму є терморегуляція, що залежить від мікрокліматичних умов навколишньої середи. Терморегуляція підтримує тепловий баланс організму людини при різноманітних метеорологічних умовах і важкості роботи, що виконується за рахунок звуження або розширення поверхні кровоносних судин і відповідної роботи потових залоз.

Несприятливий мікроклімат в процесі роботи викликає недомагання і втому організму, порушує нервову і розумову діяльність, сприяє зниженню спостережливості і швидкості реакції.

Психофізіологічні шкідливі і небезпечні виробничі чинники по характеру дії поділяються на фізичні і нервово-психічні перевантаження.

При експлуатації ПЕОМ можуть виникнути негативні явища в організмі людини. Розлади, що виникають в результаті постійного виконання дій, що повторюються, стосуються працівників, що використовують в своїй роботі клавіатуру. При цьому виникає синдром тунельного зап'ястя, який викликає розпухання сухожиль, і що супроводжується постійною біллю при виконанні будь-яких дій, навіть не зв'язаних безпосередньо з професійною діяльністю.

Відповідно діючим нормативним документам (СН 512-78 и ДСанПіН 3.3.007-98) дана площа приміщення розрахована на одну людину 13,0 м²; об'єм -35,1м³. Стіна, стеля, підлога приміщення виготовляються з матеріалів, дозволених для оформлення приміщень санітарно-епідеміологічним наглядом. Підлога приміщення вкрита діелектричним килимком, випробуваним на електричну міцність.

Висота робочої поверхні столу для персонального комп'ютера (ПК) - 690 мм, ширина повинна забезпечувати можливість виконання операцій в зоні досягнення моторного ходу; висота столу 725 мм, ширина 800 мм, глибина 900 мм. Простір для ніг: висота 600 мм, ширина 500 мм, глибина на рівні колін 500 мм, на рівні витягнутої ноги 650мм.

Ширина й глибина сидіння 400 мм, висота поверхні сидіння 450 мм, кут нахилу поверхні від 15 вперед до 5 назад. Поверхня сидіння плоска, передній край закруглений.

Заземлення конструкцій, які знаходяться в приміщенні надійно захищені діелектричними щитками. В приміщенні з ПЕОМ кожен день проводиться вологе прибирання.

В доступних місцях знаходяться аптечки першої медичної допомоги.

Приміщення з ПЕОМ оснащено системою автоматичної пожежної сигналізації, а також устатковане засобами пожежегасіння. Підходи до засобів пожежегасіння вільні. Приміщення має кімнати для відпочинку, приймання їжі, психологічного розвантаження та інші побутові приміщення.

Для забезпечення безпеки життєдіяльності працівників у приміщенні варто підтримувати необхідну якість повітря, тобто оптимальні (у крайньому випадку припустимі) параметри мікроклімату, сталість газового складу й відсутність (у крайньому випадку не вище ГПК) шкідливих домішок у повітрі. Для цього необхідно подавати в ці приміщення певну кількість чистого зовнішнього повітря, потреба в якому регламентується СНіП 2.04.05-91. Для підтримки певних параметрів мікроклімату використовується опалення, вентиляція, кондиціювання, що є найважливішою частиною інженерного спорудження.

При роботі на ПЕОМ людина наражається на шумовий вплив з боку багатьох джерел, наприклад, шум викликаний роботою принтера (70 дБ).

Під впливом шуму відбувається зниження слухової чутливості, що тим значні, ніж вище інтенсивність шуму і більше його експозиція. Діючи на слуховий аналізатор, шум змінює функціональний стан багатьох систем органів людини внаслідок взаємодії між ними через центральну нервову систему. Це виявляє вплив на органи зору людини, вестибулярний апарат і рухові функції, а також призводить до зниження мускульної дієздатності.

При роботі в умовах шуму спостерігається підвищена втомлюваність і зниження дієздатності, погіршується увага і мовна комутація, створюються передумови до помилкових дій працюючих. Являючись причиною частих головних нездужань, нестійкого емоційного стану, шум створює передумови до погіршення психологічного стану. Шкідливий вплив шуму на організм людини, як правило, посилюється за наявності інших шкідливих або несприятливих виробничих чинників.

Джерелами випромінювання електромагнітних полів (ЕМП) в ПЕОМ є система відхилення випромінювання монітору, а також елементи блоків живлення системного модуля, монітору, принтера.

Дія електромагнітних полів на організм людини виявляється у функціональному розладі центральної нервової системи. В результаті тривалого перебування в зоні дії електромагнітних полів наступають передчасна стомлюваність, сонливість або порушення сну, з'являються часті головні болі.

Систематичний вплив на працюючого ЕМП з рівнями, що перевищують допустимі, призводить до порушення стану його здоров'я. При цьому можуть виникати зміни в нервовій, серцево-судинній та інших системах організму людини. При впливі ЕМП значної інтенсивності на організм можуть виникати поразки кришталиків ока, нервово-психічні захворювання і трофічні явища (випадення волосся, ломкість нігтів). Ступінь шкідливого впливу ЕМП на організм людини визначається напругою електромагнітного поля, довжиною хвилі і тривалістю перебування організму в зоні діяльності ЕМП.

Електронно-променеві трубки, які працюють при напрузі понад 6 кВ є джерелами „м'якого” рентгенівського випромінювання. При напрузі понад 10 кВ рентгенівське випромінювання виходить за межі скляного балону і розсіюється в навколишньому просторі виробничого приміщення.

Шкідливий вплив рентгенівських променів зв'язаний з тим, що, проходячи через біологічну тканину, вони викликають в тканині іонізацію молекул тканинної речовини, що може призвести до порушення міжмолекулярних зв'язків, що в свою чергу, призводить до порушення нормальної течії біохімічних процесів і обміну речовин.

Значення освітлення в процесі життєдіяльності і особливо виробничої діяльності сучасного суспільства величезне. Організація раціонального освітлення робочих місць - одне з основних питань охорони праці. Залежно від джерела світла виробниче освітлення може бути трьох видів: природне, штучне і суміщене.

Для природного освітлення характерна висока дифузна (неуважність) денного світла від небозводу, що вельми сприятливе для зорових умов роботи. Природне освітлення підрозділяють на бічне, здійснюване через світлові віконні отвори; верхнє, здійснюване через аераційні і зенітні ліхтарі, отвори в перекриттях; комбіноване - бічне з верхнім. Природне освітлення характеризується тим, що створювана освітленість змінюється в надзвичайно широких межах залежно від часу дня, року, метеорологічних чинників. Тому природне освітлення неможливе кількісно задавати величиною освітленості. Як нормована величина для природного освітлення прийнята відносна величина - коефіцієнт природної освітленості (КЕО), який є вираженим у відсотках відношенням освітленості в даній крапці усередині приміщення до одночасного значення зовнішньої горизонтальної освітленості, створюваної світлом повністю відкритого небозводу, тобто

Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих і побутових приміщеннях, де не досить природного світла, а також для освітлення приміщень в нічний час. По функціональному призначенню штучне освітлення підрозділяють на робоче, аварійне, евакуаційне, охоронне, чергове. Робоче освітлення забезпечує зорові умови нормальний роботи, проходу людей і руху транспорту. Аварійне освітлення влаштовують для продовження роботи при раптовому відключенні робочого освітлення. При цьому нормована освітленість повинна складати 5 % від робочого освітлення. Евакуаційне освітлення передбачається для евакуації людей з приміщень при аваріях в місцях, небезпечних для проходу людей, на сходових клітках (повинно бути в приміщеннях не менше 0,5, а на відкритих територіях не менше 0,2 лк).

По розподілу світлового потоку в просторі розрізняють світильники прямого, розсіяного і відображеного світла, а по конструктивному виконанню - світильники відкриті, закриті, захищені, пилонепроникні, вологозахисні, вибухозахищені, вибухобезпечні. За призначенням світильники діляться на світильники загального і місцевого освітлення.

Штучне освітлення може бути загальним (рівномірним або локалізованим) і комбінованим (до загального додається місцеве). Застосування тільки місцевого освітлення забороняється.

В силу тісного взаємозв'язку зору людини з роботою мозку освітлення виявляє істотний вплив на центральну нервову систему, яка керує всією життєдіяльністю людини. Раціональне освітлення сприяє підвищенню продуктивності і безпеки праці і збереженню здоров'я працюючих. Недостатнє освітлення робочих місць - одна з причин низької продуктивності праці. В цьому випадку очі працюючого сильно напружені, важко розрізняють предмети, у людини знижується темп і якість роботи, погіршується загальний стан.

На органах зору негативно відбивається як недостатнє так і надмірне освітлення. Надмірна освітленість призводить до осліплення, що характеризується різзю в очах, при цьому очі працюючого швидко втомлюються і зорове сприймання різко погіршується.

Важливе значення для створення сприятливих умов праці має культура праці й виробнича естетика. Чистота на робочому місці, правильно підібрана колірне фарбування приміщень, інвентарю, устаткування, форма й покрій робочого одягу, спеціально підібрана музика все це створює гарний настрій, підвищує життєвий тонус і працездатність. Естетичні умови на виробництві мають істотне значення не тільки для оздоровлення, полегшення праці, але й для підвищення його привабливості і продуктивності. У зв'язку із цим на промислових підприємствах велике значення надається промисловій естетиці.