Разработка автоматизированной системы расчета оптимального маршрута между городскими объектами для курьерской компании

f(x) = g(x) + h(x),

где g(x) - стоимость пути от начальной вершины;

h(x) - эвристика.

Алгоритм продолжает свою работу до тех пор, пока значение f(x) целевой вершины не окажется меньшим, чем любое значение в очереди (либо пока всё дерево не будет просмотрено). Из множественных решений выбирается решение с наименьшей стоимостью.

При работе с графом дорог OpenStreetMap, для реализации алгоритма поиска оптимального маршрута эффективно использовать сервис CloudMade.

CloudMade Maps - это англоязычный «облачный» картографический сервис, который тем не менее понимает и отыскивает кириллические обозначения. Его главное применение - поиск как адресов на карте, так и примерных маршрутов в пределах города или области, а также между городами и даже странами. Этот сервис поддерживает открытый формат OpenStreetMap.

Не так давно CloudMade выделил несколько приоритетных направлений, среди которых оказалась и навигация. Решено было создать специальный проект Navi Studio, который объединял бы в себе несколько более мелких сервисов и позволял пользоваться ими, для создания полноценного навигационного программного обеспечения [15].

При поиске оптимального маршрута важно учитывать не только протяженность пути, но и качество дорог, возможность прохода тем или иным видом транспорта, и по возможности выбирать наиболее приемлемый вариант из множества возможных.

4.1.5 Прогнозирование времени прохождения маршрута

Время прохождения найденного оптимального маршрута зависит от целого ряда факторов, таких как:

- длина маршрута;

- качество его отдельных участков;

- скоростные характеристики средства передвижения;

Время преодоления пути увеличивается прямо пропорционально его длине и снижению качества дорог и уменьшается с увеличением скорости движения. Естественно точный прогноз времени движения невозможен из-за наличия действия многочисленных внешних факторов, на которые повлиять порой не возможно.

Поэтому задача заключается в нахождении приблизительной цифры, на которую можно ориентироваться с высокой долей вероятности.

4.1.6 Диспетчеризация

Диспетчеризация (англ. dispatch - быстро выполнять) - процесс централизованного оперативного контроля, управления, координации какого-либо процесса с использованием оперативной передачи информации между объектом диспетчеризации и пунктом управления.

В рамках создания системы диспетчеризации процесса перевозки грузов важно реализовать выполнение следующих функций:

- диспетчер должен проводить регистрацию курьерских устройств в системе;

- необходимо в режиме реального времени отслеживать местоположение всех курьеров, находящихся в системе. С автоматизированного рабочего места диспетчера должен быть организован просмотр карты, на которой отмечается текущее местоположение сотрудников фирмы. Для этого необходимо передавать с Android-устройств в центр широту и долготу текущего местоположения и пунктов назначения;

- важно всегда быть в курсе о состоянии перевозок. Для этого курьер может установить соответствующий статус, типа «Свободен», «Выполняю заказ», «Аварийная ситуация», «Перерыв в работе». Этот статус должен передаваться в центр, и доступен для просмотра диспетчером. Маркер местоположения может подсвечиваться соответствующим цветом: зеленым - если курьер свободен, синим - если выполняет заказ, красным - по возникновении аварийной ситуации, желтым - если работник взял перерыв в работе. Статус может быть откомментирован в виде текстового сообщения.

- диспетчер должен иметь возможность мгновенно связаться с курьером. Для этого всегда под рукой должен быть доступ к его контактам. Организация связи возможна как с помощью стационарного или мобильного телефона, так и с применением технологии VoIP, обеспечивающей передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. 

Реализация данных функций способствует созданию удобной системы диспетчерского контроля, в которую вовлечены Android-устройства организации.

4.2 Графический интерфейс системы

Графический интерфейс пользователя (Graphical User Interface, GUI) - это система средств для взаимодействия пользователя с устройством, основанная на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, кнопок, полос прокрутки и т. п.). При работе с GUI пользователь имеет произвольный доступ (с помощью клавиатуры или устройств координатного ввода, например, touch-screen) ко всем видимым экранным объектам.

Одним из требований к хорошему графическому интерфейсу программной системы является концепция «делай то, что я имею в виду» или DWIM (Do What I Mean) [16]. DWIM требует, чтобы система работала предсказуемо, чтобы пользователь заранее интуитивно понимал, какое действие выполнит программа после получения его команды.

4.2.1 Интерфейс АРМ Курьера

В Android используется среда пользовательского интерфейса (UI), напоминающая другие подобные системы на полнофункциональных компьютерах. Более того, эта среда более современна и асинхронна. 

Программирование в пользовательском интерфейсе Android предполагает объявление интерфейса в XML-файлах. Потом эти XML-определения визуального отображения загружаются в приложение пользовательского интерфейса в виде окон. Даже меню загружается из XML-файлов. Экраны или окна в Android часто называют действиями (activity), которые состоят из нескольких представлений, или групп представлений (view group) [4].

Внутри групп используются концепции холстов, отрисовки и взаимодействие с пользователем. Действие, содержащие в себе такие составные представления, которые состоят из представлений и групп представлений, представляет собой в Android логически заменяемые компоненты пользовательского интерфейса.

Графический интерфейс приложения, написанного для мобильного устройства должен быть удобен для использования в уличных условиях. Он не должен содержать излишне мелких элементов и при этом ни в коем случае не может быть перегруженым. Должна существовать полная поддержка технологии touch-screen, облегчающей работу с устройством.

Работа с курьерским приложением начинается с удобного меню. Из него можно получить доступ ко всем функциям системы:

- навигация;

- установка статуса;

- расчет маршрута;

- мои объекты;

- настройки.

Завершить работу с приложением можно по нажатии соответствующей кнопки.

В окне навигации нет ничего лишнего. Карта, развернутая на весь экран, может легко масштабироваться как «щипком», так и с помощью соответствующих кнопок. Это позволяет в удобном режиме изучать как районы города, так и отдельные улицы. Текущее местоположение помечается маркером на карте.

Функция установки статуса позволяет своевременно оповещать диспетчера о своем состоянии. Статус может принимать одно из четырех значений: «Свободен», «Выполняю заказ», «Перерыв в работе», «Авария».

Любой статус может быть прокомментирован соответствующим сообщением.

В зависимости от установленного статуса, маркер на карте диспетчера принимает разный цвет. Статусное сообщение так же может быть оперативно прочитано.

Завершив редактирование статусного сообщения, пользователь нажимает на кнопку подтверждения. Введенные данные сохраняются в настройках коммуникатора и становятся доступными и по завершении работы с приложением.

Статус и статусное сообщение передаются вместе с координатами при получении сигнала со спутника GPS.

При расчете маршрута, пользователь имеет возможность легко и быстро установить маркеры, показывающие, через какие точки должен пролегать путь. Это делается двойным прикосновением к сенсорному экрану. По нажатии на соответствующую кнопку, вычисляется необходимый маршрут, рисуется на карте, выводится его длина и оценка времени, необходимого для его прохождения.

Для того, чтобы данные были успешно получены и обработаны сервером, необходимо верно ввести его домен, а так же выданный администратором логин и пароль.

Все эти действия возможны в меню настроек системы.

4.2.2 Интерфейс АРМ Диспетчера

Автоматизированное рабочее место диспетчера функционирует как web-приложение. Существенное преимущество построения web-приложений для поддержки стандартных функций браузера заключается в том, что функции должны выполняться независимо от операционной системы данного клиента. Вместо того чтобы писать различные версии для Microsoft Windows, Mac OS X, GNU/Linux и других операционных систем, приложение создается один раз для произвольно выбранной платформы и на ней разворачивается. 

Для работы с АРМ Диспетчера подойдет любой современный браузер (Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome, Safari, Opera). Для мониторинга состояния перевозок выводится карта с отмечеттными на ней маркерами местоположениями курьеров. Под картой располагается удобная таблица, в поторой сведены все сотрудники фирмы, входящие в систему. Указывается их имя, контактный телефон, статус, статусное сообщение и дата последнего обновления местоположения (Рисунок 14).

Рисунок 14 - Мониторинг состояния перевозок в городе Саранск

В правом верхнем углу находится кнопка смены темы отображения, позволяющая выбрать наиболее наглядный вариант (Рисунок 15).



Рисунок 15 - Тема «Night View» отображения карты

По щелчку на соответствующем маркере будет выведено соответствующее облако. В нем будет написано жирным шрифтом имя курьера и статусное сообщения. Сам маркер помечается определенным цветом в зависимости от статуса: зеленый - «Свободен» (Рисунок 16), синий - «Выполняю заказ», желтый - «Перерыв в работе», красный - «Авария» (Рисунок 17).

Рисунок 16 - Свободный курьер обозначен зеленым цветом



Рисунок 17 - Выполняющий заказ курьер помечен синим маркером

4.3 Развертывание системы

АРМ Курьера размещается на коммуникаторах с ОС Android c версией API не ниже 8 (Android 2.2). Для каждого мажорного релиза платформы выпускается новая версия API, к примеру, для Android версии API 2.3.1 - 9, для Android 2.3.3 - 10, и разработанная система будет на них в полной мере функционировать. Детально характеристики платформы Android уже рассмотрены ранее.

Обязательным требованием к устройству является наличие приемника GPS сигнала.

Интерфейс обмена данными GPS приемников реализован в соответствии со спецификацией NMEA, разработанной Национальной Ассоциацией Морской Электроники (National Marine Electronics Association - NMEA), как специальный протокол для поддержания совместимости морского навигационного оборудования различных производителей. Все NMEA сообщения состоят из последовательного набора данных, разделенных запятыми. Каждое отдельное сообщение не зависит от других и является полностью «завершенным». NMEA cообщение включает заголовок, набор данных, представленных ASCII символами, и поле «чексуммы» для проверки достоверности переданной информации.

Каждое NMEA сообщение начинается с «$», заканчивается «n» ( «перевод строки») и не может быть длиннее 80-и символов. Все данные содержаться в одной строке и отделены друг от друга запятыми. Информация представлена в виде ASCII текста и не требует специального декодирования. Если данные не умещаются в выделенные 80 символов, то они «разбиваются» на несколько NMEA сообщений. Такой формат позволяет не ограничивать точность и количество символов в отдельных полях данных.

Спутники, находящиеся на орбите (высота орбиты GPS - 20000 км) беспрерывно передают в эфир маломощные (мощность сигналов GPS - 50 Вт) псевдослучайные сигналы на частотах L1=1575,42 МГц , L2=1227,6 МГц, L5= 1176.5 МГц. Соответственно приемник оконечного пользователя принимает сигналы спутников, для определения координат и точного времени достаточно получать сигналы минимум от 4 спутников.

Зная точное время и координаты спутников (а они передаются в навигационном сообщении), мы можем определить расстояние до этих спутников. И после этого математическими методами рассчитать наше местоположение.

Принимая сигналы от одного спутника GPS, зная расстояние до него, мы можем сказать, что мы находимся на сфере, радиус которой составляет наше расстояние до спутника, а в центре сферы находится спутник расстояние, до которого мы знаем [5].

Например, если мы отдалены от спутника на 11000 миль то - имеем сферу радиусом 11000 миль. И площадью 1 519 760 000 миль.

Принимая сигналы от двух спутников GPS, мы знаем расстояния до них, и соответственно можем сказать, что мы находимся на площади образованной пересечением двух сфер (Рисунок 18).



Рисунок 18 - Определение местоположения при наличии двух спутников

Площадь пересечения двух сфер, конечно же, в несколько раз меньше, нежели площадь одной сферы, но все равно достаточно большая, то есть мы не сможем точно определить свое местоположение.

Принимая сигналы от трех GPS спутников, мы получаем всего две точки нашего возможного местоположения, ненужную можно исключить с помощью математики (Рисунок 19).

Рисунок 19 - Определение местоположения при наличии трех спутников

Четвертый GPS спутник нужен для определения точной ошибки по времени.

Получая сигналы от большего количества спутников GPS мы можем узнать наши координаты более точно, поскольку вся система GPS находится в постоянном движении.

Передача данных от коммуникатора к диспетчеру осуществляется посредством GPRS (General Packet Radio Service - «пакетная радиосвязь общего пользования»). Это надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет.

При использовании GPRS информация собирается в пакеты и передаётся через неиспользуемые в данный момент голосовые каналы, такая технология предполагает более эффективное использование ресурсов сети GSM. При этом, что является приоритетом передачи - голосовой трафик или передача данных - выбирается оператором связи. Возможность использования сразу нескольких каналов обеспечивает достаточно высокие скорости передачи данных, теоретический максимум при всех занятых таймслотах TDMA составляет 171,2 кбит/c. Существуют различные классы GPRS, различающиеся скоростью передачи данных и возможностью совмещения передачи данных с одновременным голосовым вызовом.

АРМ Диспетчера имеет трехуровневую архитектуру и имеет следующие основные компоненты: клиентское приложение (тонкий клиент), подключенное к серверу приложений, который в свою очередь подключен к серверу базы данных [12].

- клиент - интерфейсный, графический компонент, который представляет приложение для конечного пользователя. Он не имеет связи с базой данных (по требованиям безопасности) и не нагружен бизнес-логикой (по требованиям масштабируемости). Работа с интерфейсом осуществляется через браузер. Для организации внешнего вида выводимой информации использованы HTML и CSS. Динамичное и асинхронное обновление данных возможно благодаря технологии AJAX.

- сервер приложений располагается на втором уровне, где сосредоточена большая часть бизнес-логики. Здесь обрабатываются данные, получаемые от коммуникаторов курьеров, происходит обращение к базе данных для получения структурированной информации, которая будет отображаться на клиенте. Приложения этого уровня разработаны на языке PHP [24].

- сервер базы данных обеспечивает хранение данных и выносится на третий уровень. В качестве системы управления базами данных использована MySQL [25].

В простейшей конфигурации физически сервер приложений может быть совмещён с сервером базы данных на одном компьютере, к которому по сети подключается ряд клиентов.

В «правильной» (с точки зрения безопасности, надёжности, масштабирования) конфигурации сервер базы данных находится на выделенном компьютере (или кластере), к которому по сети подключены один или несколько серверов приложений, к которым, в свою очередь, по сети подключаются терминалы.

Диаграмма развертывания системы представлена на рисунке 20.

Рисунок 20 - Диаграмма развертывания системы

Пре-альфа версия программы получила название Windrose 2012 (Роза ветров).

5. Технико-экономическое обоснование дипломного проекта

Программу, как любое техническое решение необходимо рассматривать с экономической точки зрения экономической целесообразности и пользы. Целью технико-экономического обоснования разработки является количественное и качественное доказательство экономической целесообразности усовершенствования программы, а также определение организационно-экономических условий ее эффективного функционирования.

Эффективность программного модуля определяется его качеством и эффективностью процесса разработки и сопровождения.

5.1 SWOT-анализ

SWOT-анализ - метод стратегического планирования, используемый для оценки факторов и явлений, влияющих на проект [17].

Все факторы делятся на четыре категории: strengths (сильные стороны), weaknesses (слабые стороны), opportunities (возможности) и threats (угрозы). 

Сильные стороны проекта заключаются в грамотной реализации необходимых функций, использовании передовых и перспективных технологий, качестве прилагаемой документации.

Слабые стороны проекта - это отсутствие реализации каких-либо важных функций, или их неоптимальная реализация. Выделение слабых сторон необходимо для определения основных путей, по которым необходимо продолжать развитие проекта.

Возможности -- это благоприятные обстоятельства, которые могут быть использованы для получения преимущества в развитии проекта. В качестве примера рыночных возможностей можно привести ухудшение позиций ваших конкурентов, рост спроса, рост уровня доходов населения и т.п.

Угрозы - события, наступление которых может оказать неблагоприятное воздействие на развитие проекта. Примеры рыночных угроз: выход на рынок новых конкурентов, рост налогов, спад интереса к области исследования, появление на рынке заменяющих товаров-субститутов.

Основные положения SWOT-анализа проекта сведены в таблицу 10.

автоматизированный маршрут курьерский android

Таблица 10 - SWOT-анализ

Среда	Положительное влияние	Отрицательное влияние
Внутренняя	Strengths/Сильные стороны: - функциональность системы основана на широких возможностях современных коммуникаторов; - проект разработан специально для динамично развивающейся ОС Android; - функция построения оптимального маршрута удобна в использовании, не требует значительных временных затрат и качественно планирует траекторию движения; - учет характеристик путей и качества дорожного покрытия; - множество устройств с АИС возможно объединить в единую систему, контролируемую с диспетчерского пункта.	Weaknesses/Слабые стороны: - отсутствие учета текущей плотности дорожного движения; - разработка инструментов ведения статистики на диспетчерском пункте находится на начальной стадии; - высокое потребление заряда батареи современными коммуникаторам.
Внешняя	Opportunities/Возможности: - развитие системы диспетчеризации, введение инструментов для сбора статистических данных; - использование системы в сторонних областях, не связанных с курьерской службой.	Threats/Угрозы: - рост конкуренции на рынке операционных систем для коммуникаторов; - появление и развитие конкурирующих проектов, имеющих иное архитектурное решение.

5.2 PEST-анализ

PEST-анализ (иногда обозначают как STEP) - это маркетинговый инструмент, предназначенный для выявления политических (Political), экономических (Economic), социальных (Social) и технологических (Technological) аспектов внешней среды, которые влияют на проект [18].

Политика изучается потому, что она регулирует власть, которая в свою очередь определяет среду функционирования проекта. Основная причина изучения экономики - это создание картины распределения ресурсов на уровне государства, которая является важнейшим условием работы проекта. Не менее важные потребительские предпочтения определяются с помощью социального компонента PEST-анализа. Последним фактором является технологический компонент. Целью его исследования принято считать выявление тенденций в технологическом развитии, которые зачастую являются причинами изменений и потерь рынка, а также появления новых продуктов.

PEST-анализ позволяет оценить текущую рыночную позицию проекта и перспективы изменения этой позиции, обеспечивает необходимой информацией для анализа рисков, разработки программы управления рисками, разработки программы развития продукта, а также для обоснования коммерческого успеха.

К политическим, экономическим, социальным и технологическим факторам, определяющим эффективность внедрения можно отнести:

- общую стабилизацию политической ситуации в стране, ведущую к формированию устойчивого общества потребления.

- снижение средней цены на мобильные коммуникаторы, что позволяет внедрить систему без высоких финансовых затрат и уже в скором будущем достичь финансовой выгоды.

- увеличение влияния на имидж компании внедрения информационных технологий. Фирма, использующая систему способна в большей степени удовлетворять потребности клиентов, выполнять заказы быстрее и качественнее, с полной уверенностью того, что это будет обязательно оценено с положительной стороны.

- бурное развитие в области беспроводной коммуникации и систем обработки данных. Это создает многочисленные пути развития проекта в будущем, параллельно совершенствованию технологий.

Описанные выше факторы обуславливают в целом положительные перспективы для развития разрабатываемого проекта.

5.3 Расчет экономических показателей

Исходные данные для расчета экономических показателей приведены в таблице 11.

Таблица 11 - данные для расчета экономических показателей.

Обозначение	Наименование показателя	Единицы измерения	Значение показателя
СЭВМ	Стоимость ЭВМ	тыс. р.	30
СКА	Стоимость коммуникатора Android	тыс. р.	15
ДМ	Среднее количество дней в месяце	дни	21
н	Норматив рентабельности	-	0,2
д	Коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату разработчика	-	0,1
с	Коэффициент, учитывающий отчисления на социальные взносы	-	0,30
н	Коэффициент, учитывающий накладные расходы организации	-	0,6
qI	Количество I-задач, решаемых потребителем	зад. год	750
tМ.В.I	Время решения I-ой задачи с помощью АИС	маш. час	2
t'М.В.I	Время решения I-ой задачи без использования АИС	маш. час	3
nп	Количество организаций, которые приобретут данную программу	шт.	5
ZЭЛ	Тариф за 1 кВт/час	р.	2,37
н	Нормативный коэффициент эффективности капиталовложений	-	0,33
ТС	Срок службы разработанной программы	год	25
НДС	Налог на добавленную стоимость	%	18
ТР	Количество рабочих дней в году	дни	249
NСМ	Количество смен работы	-	1
tСМ	Продолжительность смены	ч	8
	Простой ЭВМ	%	5
P	Мощность, потребляемая ЭВМ	кВт	0,4
NСР	Среднее количество ремонтов в год	-	1
SД	Стоимость деталей, заменяемых при ремонте	р.	2000

5.4 Расчет затрат на разработку программы

Суммарные затраты на разработку программы рассчитываются по следующей формуле:

SРП = SЗП+SНАК ,

где SЗП - затраты по заработной плате инженера-программиста;

SНАК - накладные расходы.

Затраты по заработной плате инженера-программиста рассчитываются по формуле:

SЗП = ОЗП (1+с) (1+д) tрi ,

где ОЗП - основная заработная плата инженера-программиста за месяц (15000 р.);

tpi - время, необходимое для разработки программы программистом i-го разряда (чел.-мес.);

д - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату разработчика программы, в долях к сумме основной заработной платы;

с - коэффициент, учитывающий начисления органам социального страхования на заработную плату разработчика программы, в долях к сумме основной заработной плате разработчика.

Программа разрабатывалась 63 дня, если учесть, что в одном месяце 21 рабочих дня, то:

(чел.-мес.)

Таким образом, затраты по заработной плате инженера-программиста составят:

(р.)

Накладные затраты рассчитываются с учетом н - коэффициента, определяющего уровень накладных расходов организации по формуле:

SНАК = ОЗП н tр12 ,

(р.)

Таким образом, суммарные затраты на разработку программы составляют:

SРП = 64350 + 27000 = 91350 (р.)

5.5 Расчет цены разработанной программы

Оптовая цена разработанной программы определяется по следующей формуле:

ZП = SРП + П,

где ZП - оптовая цена (цена разработчика) (р.);

SРП - суммарные затраты на разработку программы (р.);

П - прибыль, рассчитанная по формуле:

П = н SРП,

где н - норматив рентабельности, учитывающий прибыль организации, разрабатывающей данную программу в долях ко всем затратам данной организации на разработку программы.

ZП = 91350 (1+ 0,2) = 109620 (р.)

Розничная цена программы рассчитывается с учетом налога на добавленную стоимость (НДС = 18%) по формуле:

ZПр = 109620 (1 + 0,18) = 129351 (р.)

5.6 Расчет капитальных вложений

Капиталовложения, связанные с работой ЭВМ рассчитываются по формуле:

КЭВМ = СЭВМ+ СКА+SТ+SМ,

где СЭВМ - стоимость ЭВМ (р.);

СКА - стоимость коммуникатора Android (р.);

ST - стоимость транспортировки оборудования (р.);

SМ - стоимость настройки ЭВМ (р.);

Так как площадь, отводимая под установку ЭВМ, в данном случае не существенна, то этим коэффициентом можно пренебречь.

Итак, произведем расчет коэффициентов входящих в формулу расчета величины капиталовложений:

ST = 0,05 (СЭВМ + СКА) = 0,05 45000 = 2250 (р.);

SМ = 0,03 (СЭВМ + СКА) = 0,03 45000 = 1350 (р.).

Капиталовложения в ЭВМ составляют:

КЭВМ = 30000 + 15000 + 2250 + 1350 = 48600 (р.)

5.7 Расчет эксплуатационных расходов

Эксплутационные расходы на ЭВМ рассчитываются по формуле:

,

где ТМ.В. - машинное время для решения задач с помощью разработанной программы, (маш.час/год);

еч - эксплутационные расходы, приходящиеся на 1 час работы АИС;

ZП - цена, по которой продается программа (р.);

Полезный фонд времени работы АИС рассчитывается по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где ТОБЩ - общий фонд времени работы ЭВМ (дни); ТОБЩ = ТР;

NСМ - количество смен работы;

tСМ -время одного рабочего дня (час);

- простои ЭВМ (в % от общего фонда времени работы ЭВМ).

Полезный фонд времени работы ЭВМ получим:

маш. час/ год

Машинное время для решения задач с помощью данной программы рассчитывается по формуле:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где qI - количество задач, решаемых потребителем в год(шт.);

tМ.В.I - время решения задачи, разработанной программой (маш.час.).

ТМ.В. = 750 2 = 1500 (маш.час. / год).

Эксплутационные расходы, приходящиеся на 1 час работы ЭВМ, оцениваются по формуле:

,

где АО - амортизационные отчисления (р.);

SЗП - затраты по заработной плате инженера в год (р./год);

SЭЛ - стоимость потребляемой энергии (р.);

RРМ - затраты на ремонт ЭВМ (р.);

ТПОЛ - полезный годовой фонд работы ЭВМ, (маш.час/год).

Амортизационные отчисления рассчитываются с учетом нормы амортизации (ан =20 %);

АО = ан КЭВМ = 0,2 48600 = 9720 (р.).

Затраты по заработной плате инженера за год рассчитывается по формуле:

SЗП = (1+с) (1+д) ОЗП 12,

где с - коэффициент, учитывающий начисления органам социального страхования на заработную плату разработчика программы, в долях к сумме основной заработной плате разработчика.

д - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату разработчика программы, в долях к сумме основной заработной платы;

ОЗП - основная заработная плата работника (15000 р.);

Рассчитываем годовые затраты по заработной плате и социальным отчислениям для работника:

SЗП = (1+ 0,3) (1+ 0,1) 15000 12 = 257400 (р./год)

Стоимость потребляемой энергии оценивается по формуле:

SЭЛ = P ТПОЛ ZЭЛ ,

где P - мощность, потребляемая ЭВМ (кВт);

ТПОЛ - полезный годовой фонд работы ЭВМ (маш. час/год);

ZЭЛ - тариф за 1 кВт/час (р. /кВт).

Итак, произведем расчет стоимости потребляемой энергии:

SЭЛ = 0,4 1892,4 2,37 = 1794 (р.).

Затраты на ремонт ЭВМ вычисляются по формуле:

RРМ = NСР SД,

где NСР - среднее количество ремонтов в год;

SД - стоимость деталей заменяемых при одном ремонте, в среднем.

RРМ = 1 2000 = 2000 (р.).

Произведем вычисление эксплутационных расходов, приходящихся на 1 час работы ЭВМ:

(р.)

Далее вычислим эксплутационные расходы на ЭВМ:

(р.)

5.8 Расчет денежного годового экономического эффекта

Денежный годовой экономический эффект оценивается по следующей формуле:

WГЭ = ЕМ.Э. + н КЭ,

где ЕМ.Э. - экономия стоимости машинного времени (р.);

н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

КЭ - экономия капитальных вложений (р.).

Расчет экономии капитальных вложений производится по формуле:

,

где ТМ.В.2 - машинное время для решения задач с помощью разработанной программы (маш. час/год);

КЭВМ - капиталовложения в оборудование (р.);

ТПОЛ - полезный годовой фонд работы оборудования (маш. час/год);

ТМ.В.1 - машинное время для решения задач базовой программой

ТМ.В.1 = qI t'М.В.I ,

ТМ.В.1 = 750 2 = 1500 (маш. час/год).

Произведем расчет экономии капитальных вложений по формуле:

(р.)

Расчет экономии стоимости машинного времени производится по формуле:

ЕМ.Э. = еч (ТМ.В. -ТМ.В.2),

где еч - эксплуатационные расходы, приходящиеся на 1 час работы ЭВМ;

ТМ.В.1 - машинное время для решения задач базовой программой (маш. час/год);

ТМ.В.2 - машинное время для решения задач с помощью разработанной программы (маш. час/год);

Произведем расчет экономии стоимости машинного времени по формуле:

ЕМ.Э. = 142,7 (750) = 107025 (р.)

Теперь определим денежный годовой экономический эффект по формуле:

WГЭ = 107025 + 0,33 19225 = 113400 (р.)

6. Безопасность и экологичность дипломного проекта

Функционирование разрабатываемой АИС основано на организации автоматизированных рабочих мест, которые оснащаются персональной ЭВМ и различной оргтехникой.

В помещении, где находится ПК, целесообразно выделить следующие неблагоприятные факторы:

- уровень электробезопасности;

- повышенный уровень электромагнитных излучений;

- повышенный уровень шума;

- несоблюдение требований к эргономике;

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- неблагоприятные метеорологические условия рабочей зоны;

- пожароопасные факторы.

Остановимся подробнее на влиянии выделенных неблагоприятных факторов, обозначим пути избавления от них или минимизации их отрицательного влияния.

6.1 Электробезопасность

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведения профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением [19]. В связи с этим исключительно важное значение для предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок ВЦ, проведение ремонтных, монтажных и профилактических работ. Под правильной организацией понимается строгое выполнение ряда организационных и технических мероприятий и средств, установленных действующими правилами техники эксплуатации и правилами техники безопасности потребителей, а также правилами устройства электроустановок.

Для обеспечения электробезопасности при работе с вычислительной техникой необходимо проведение организационных мер электробезопасности. К ним относится учеба, инструктаж, правильная организации рабочего места и режима труда, применение защитных средств, предупредительных плакатов и сигнализации, подбор кадров с учетом профессиональных особенностей и т.д.

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока и статического электричества.

Среди наиболее опасных факторов в помещении с электрооборудованием является возможность поражения человека электрическим током вследствие нарушения электроизоляции. При поражении человека электрическим током основным поражающим фактором является ток, проходящий через его тело. При этом степень отрицательного воздействия тока на организм человека зависит от величины тока, продолжительности его действия, частоты и некоторых других факторов.

Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты (50 Гц) относительно малого значения: 0.5 - 1.5 мА, постоянный ток - 5 - 7 мA. Ток 10 - 15 мА вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц, которые человек преодолеть не в состоянии. Ток 100 мА и более (при 50 Гц) или постоянный ток 300 мА вызывает существенные повреждения в организме человека. Он распространяет свое раздражающее действие на мышцу сердца и через 1-2 с с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция или остановка сердца. Такой ток называется фибрилляционым током, а наименьшее его значение - пороговым фибрилляционным током.

Рассмотрим заземление, как один из основных методов обеспечения электробезопасности.

Заземление электроустановки - преднамеренное электрическое соединение ее корпуса с заземляющим устройством.

Заземление электроустановок бывает двух типов: защитное заземление и зануление, которые имеют одно и тоже назначение - защитить человека от поражения электрическим током, если он прикоснулся к корпусу электроприбора, который из-за нарушения изоляции оказался под напряжением.

Защитное заземление - преднамеренное соединение с землей частей электроустановки. Применятся в сетях с изолированной нейтралью, например, в старых домах с сетями 220В.

Есть два вида заземлителей - естественные и искусственные.

К естественным заземлителям относятся металлические конструкции зданий, надежно соединенные с землей.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные трубы, стержни или уголок, длиной не менее 2,5 м, забитых в землю и соединенных друг с другом стальными полосами или приваренной проволокой.

Защитное заземление значительно снижает напряжение, под которое может попасть человек. Это объясняется тем, что проводники заземления, сам заземлитель и земля имеют некоторое сопротивление. При повреждении изоляции ток замыкания протекает по корпусу электроустановки, заземлителю и далее по земле к нейтрали трансформатора, вызывая на их сопротивлении падение напряжения, которое хотя и меньше 220 В, но может быть ощутимо для человека. Для уменьшения этого напряжения необходимо принять меры к снижению сопротивления заземлителя относительно земли, например, увеличить количество исскуственных заземлителей.

Зануление - преднамеренное электрическое соединение частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением с глухо заземленной нейтралью с нулевым проводом.

Различают нулевой рабочий проводник и нулевой защитный проводник.

Нулевой рабочий проводник служит для питания электроустановок и имеет одинаковую с другими проводами изоляцию и достаточное сечение для прохождения рабочего тока.

Нулевой защитный проводник служит для создания кратковременного тока короткого замыкания для срабатывания защиты и быстрого отключения поврежденной электроустановки от питающей сети. Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

Остановимся конкретнее на системе заземления TN-C-S (Рисунок 21).

Рисунок 21 - Системе заземления TN-C-S

Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы, во вводном устройстве электроустановки (например, вводном квартирном щитке). Во вводном устройстве электроустановки совмещенный нулевой защитный и рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный проводник PE и нулевой рабочий проводник N. При этом нулевой защитный проводник PE соединен со всеми открытыми токопроводящими частями электроустановки. Система TN-C-S является перспективной для нашей страны, позволяет обеспечить высокий уровень электробезопасности при относительно небольших затратах.

Система заземления TN-S показана на рисунке 22.

Рисунок 22 - Системе заземления TN-S

В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно. Все открытые проводящие части электроустановки соединены отдельным нулевым защитным проводником PE. Такая схема исключает обратные токи в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. Хорошим вариантом для минимизации помех является пристроенная трансформаторная подстанция (ТП), что позволяет обеспечить минимальную длину проводника от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима. Система TN-S при наличии пристроенной подстанции не требует повторного заземления, так как на этой подстанции имеется основной заземлитель. Такая система широко распространена в Европе.

Системы защитного отключения - это специальные электрические устройства, предназначенные для отключения электроустановок в случае появления опасности пробоя на корпус. Так как основной причиной замыкания на корпус токоведущих частей оборудования является нарушение изоляции, то системы защитного отключения осуществляют постоянный контроль за сопротивлением изоляции или токами утечки между токоведущими и нетоковедущими деталями конструкции оборудования. При достижении опасного уровня оборудование отключается до того момента, когда произойдет пробой на корпус и появится реальная опасность поражения электрическим током.

Таким образом, системы защитного отключения обеспечивают наибольшую электробезопасность при прикосновении к корпусам электроустановок. Однако, являясь достаточно сложными электрическими устройствами с определенной надежностью срабатывания, они применяются чаще всего в сочетании с защитным заземлением и защитным занулением.

6.2 Электромагнитные излучения

Спектр электромагнитного излучения, оказывающий влияние на человека в производственных условиях, имеет диапазон волн от тысяч километров (переменный ток) до триллионной части миллиметра (космические энергетические лучи) [20]. Характер воздействия на человека электромагнитного излучения в разных диапазонах различен. В связи с этим значительно различаются и требования к нормированию различных диапазонов электромагнитного излучения.

В производственных условиях на работающего оказывает воздействие широкий спектр электромагнитного излучения. В зависимости от диапазона длин волн различают: электромагнитное излучение радиочастот, инфракрасное излучение, видимую область, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение и др.

При работе с персональным компьютером мы имеем дело с инфракрасным тепловым излучением. Влияние его сказывается на повышении температуры на рабочем месте. Решить данную проблему способна установка систем кондиционирования и вентиляции для поддержания нужного температурного баланса.

У современных ЖК мониторов уровень излучения невероятно мал по равнению со старыми моделями электро-лучевых приборов, которые в какой-то степени являются источником и рентгеновского излучения. Чтобы снизить излучение, мониторы должны включаться только в заземлённую электрическую розетку. Это относится и к самому компьютеру

6.3 Требования к эргономике, освещенности, уровню шума и микроклимату

Контрольными организациями определяются несколько предписаний, обеспечивающих безопасную работу персонала:

- при организации рабочих мест необходимо учитывать то, что конструкция рабочего места, его размеры и взаимное расположение его элементов должны соответствовать физиологическим и психофизиологическим данным человека, а также характеру. При выборе положения работающего необходимо учитывать: физическую тяжесть работ; технологические особенности процесса выполнения работ; статические нагрузки рабочей позы; время пребывания.

- при работе с АИС значительная часть работы делается в положении сидя, и организуя сидячее рабочее место необходимо обращать внимание на следующие факторы:

- высоту рабочей поверхности и размеры рабочей зоны, возможности регулировать эти параметры под индивидуальные особенности организма работающего;

- высоты и строения опорной поверхности (плоская опорная поверхность, седловидная опорная поверхность, наклонные распределенные опорные поверхности);

- пространства для ног.

- современные передовые тенденции в организации рабочего места должны учитывать индивидуальные особенности работника. Кресло, используемое при длительной работе за компьютером обязательно должно иметь подлокотники и широкую спинку высотой не менее чем от таза до плечевого пояса; рельеф спинки должен предусматривать наличие поясничной поддержки. Если конструкция кресла предусматривает регулировку наклона сиденья и спинки, а также высоту подлокотников - это очень хорошо; возможность изменять рабочее положение поможет работнику меньше утомляться.

- помещения с ПК должны иметь достаточное естественное и искусственное освещение. Общее освещение и специальное освещение (рабочие лампы) должно иметь такие параметры, количество и расположение источников света, чтобы были гарантированы необходимые условия освещения, достаточный контраст между монитором и окружением, исходя из вида деятельности и нагрузки на зрение пользователя. Мешающее ослепление и блики, а также отражение на мониторе или других предметах, должны быть устранены приспособлением обстановки рабочего помещения и рабочего места к расположению и техническим свойствам искусственных источников света.

- уровень шума на рабочих местах не должен превышать 50 дБ [21].

- оптимальные параметры микроклимата: температура воздуха 22-24 градуса, относительная влажность воздуха 40-60 %, скорость движения воздуха 0,1 м/c.

Помещения с ПК оборудуются системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией, как уже отмечалось ранее.

6.4 Пожарная безопасность

Пожары в офисах, оборудованных ЭВМ представляют особую опасность, так как сопряжены с большими материальными потерями. Как известно пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окисления и источников зажигания.

Горючими компонентами на ВЦ являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, носители информации, изоляция кабелей и др.

Источниками зажигания могут быть электронные схемы от ЭВМ, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы.

Противопожарная защита - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также на создание условий для успешного тушения пожара.

Важнейшим средством защиты человека от опасных факторов пожара являются планировочные решения зданий. На лестницах, не имеющих естественного освещения, должен быть обеспечен подпор воздуха в лестничную клетку. В случае длинных коридоров без естественного освещения необходимо организовывать дымоудаление с путей эвакуации. Системы дымоудаления и подпора воздуха должны запускаться системой пожарной сигнализации.

Активная борьба с пожаром (тушение пожара) производится огнетушителями различного наполнения, песком и другими негорючими материалами, мешающими огню распространяться и гореть. В случае, если здание оборудовано автоматической установкой пожаротушения, необходимо использовать ее для тушения пожара.

Система пожарной сигнализации - совокупность технических средств, предназначенных для обнаружения факторов пожара, формирования, сбора, обработки, регистрации и передачи в заданном виде сигналов о пожаре, режимах работы системы, другой информации и, при необходимости, выдачи сигналов на управление техническими средствами противопожарной защиты, технологическим, электротехническим и другим оборудованием.

Система пожарной сигнализации состоит из прибора приемно-контрольного, извещателей, оповещателей, соединительных линий и исполняющих устройств.

Заключение

В ходе дипломного проектирования пройдены основные стадии, необходимые для создания автоматизированной информационной системы, основной характеристикой которой является наличие компонента мобильных навигационных технологий. На каждом этапе были получены соответствующие артефакты и сформулирован ряд выводов.

1. Проведенный анализ предметной области, выявил ряд проблем, с которыми сталкивается курьерская фирма в своей профессиональной деятельности:

- планирования маршрута перевозок, - ее следствием является снижение скорости доставки товара и потеря прибыли;

- отсутствие визуального контроля перевозок, приводящее к практической невозможности отследить, где в данный момент находится курьер; отсюда вытекает повышение сложности координации диспетчером состояния перевозок;

- затянутость отчетности курьера перед диспетчером, которая может приводить к временной задержке и срыву планирования.

Выделенные проблемы определили архитектуру разрабатываемой системы и функциональные требования к ней.

2. Решено, что проектируемая автоматизированная система должна состоять из двух частей:

- автоматизированные мобильные рабочие места курьеров, функционирующие на коммуникаторах с установленной операционной системой Android; разработанный нами в процессе выполнения дипломного проекта программный комплекс выполняет ряд функций, необходимых курьеру для доставки товара: расчет оптимального маршрута, оценка необходимого времени доставки товара, организация связи с офисом фирмы, выраженная в отправке на диспетчерский пункт координат и статусного сообщения;

- автоматизированное стационарное рабочее место диспетчера, размещаемое в офисе фирмы, которое позволяет дистанционно наблюдать за работой курьеров, проводить мониторинг состояния перевозок, добавлять, редактировать и удалять данные о курьерах.

3. АРМ Курьера базируется на коммуникаторах, которые:

- предоставляют возможность оперативного и надежный доступа к определению текущего положения;

- снабжены мощным процессором и оперативной памятью для осуществления необходимых вычислений и достижения необходимого быстродействия.

- имеют поддержку стандарта GSM и GPRS для обеспечения связи и пакетной передачи данных.

- обладают качественным дисплеем для отображения информации в дневное и ночное время.

4. Предложено реализовать проект на базе операционной системы Android. Ее преимущества:

- полная открытость;

- универсальность;

- растущая популярность;

- динамичное развитие.

После того, как была изучена предметная область, определен ряд проблем, которые необходимо решить, выявлены необходимые составляющие информационной системы, выбрана аппаратная и программная основа для реализации проекта, стало возможным предъевить к проектируемой системе функциональные требования, которые в полной мере были реализованы:

1. АРМ Курьера выполняет следующие функции:

- определение местоположения и навигация;

- расчет оптимального маршрута;

- оценка необходимого времени для прохождения маршрута;

- установка статуса состояния перевозок.

2. АРМ Диспетчера осуществляет:

- отображение местоположения курьеров на карте;

- добавление нового курьера в базу данных;

- редактирование данных о курьере;

- удаление курьера из базы данных.

К особенностям реализации автоматизированной системы стоит отнести следующие положения:

1. В качестве основы для выполнения задач навигации и построения оптимального маршрута использованы векторные карты OpenStreetMap. Они характеризуются следующими свойствами:

- высокая степень детализации;

- актуальность отображаемых данных;

- наличие инструментов для свободного редактирования карты дорог;

- присутствие тегов, описывающих состояние дорожного покрытия и возможности прохождения пути тем или иным видом транспорта;

- поддержка картографического сервиса CloudMade, используемого для прокладки маршрута.

2. Графический интерфейс системы разработан согласно концепции «делай то, что я имею в виду» или DWIM (Do What I Mean). Благодаря этому, работа с системой интуитивно понятна. Доступ ко всем функциям приложения открывается из главного меню. Интерфейс прост, не перегружен лишними элементами, и вместе с тем функционален.

3. Среди особенностей развёртывания системы стоит выделить следующие положения:

- АРМ Курьера размещается на коммуникаторах с ОС Android c версией API не ниже 8 (Android 2.2);

- обязательным требованием к устройству является наличие приемника GPS сигнала;

- Интерфейс обмена данными GPS приемников реализован в соответствии со спецификацией NMEA;

- Передача данных от коммуникатора к диспетчеру осуществляется посредством GPRS (General Packet Radio Service - «пакетная радиосвязь общего пользования»).

4. АРМ Диспетчера имеет трехуровневую архитектуру и имеет следующие основные компоненты: клиентское приложение (тонкий клиент), подключенное к серверу приложений, который в свою очередь подключен к серверу базы данных.

- клиент - интерфейсный, графический компонент, который представляет приложение для конечного пользователя. Он не имеет связи с базой данных (по требованиям безопасности) и не нагружен бизнес-логикой (по требованиям масштабируемости). Работа с интерфейсом осуществляется через браузер;

- сервер приложений обрабатывает данные, производит обращение к базе данных для получения структурированной информации, которая будет отображаться на клиенте. Приложения этого уровня разработаны на языке PHP.

- сервер базы данных обеспечивает хранение данных. В качестве системы управления базами данных использована MySQL.

4. В правильной с точки зрения безопасности, надёжности, масштабирования конфигурации сервер базы данных находится на выделенном компьютере (или кластере), к которому по сети подключены один или несколько серверов приложений, к которым, в свою очередь, по сети подключаются терминалы.

В ходе технико-экономического обоснования проекта были выявлены сильные и слабые стороны проекта, исследовано влияние различных внешних факторов на его успешность, определены пути его дальнейшего развития:

1. SWOT-анализ позволил выделить сильные стороны проекта:

- функциональность системы основана на широких возможностях современных коммуникаторов;

- проект разработан специально для динамично развивающейся ОС Android;

- функция построения оптимального маршрута удобна в использовании;

- система учитывает характеристики путей и качества дорожного покрытия;

- множество устройств с АИС объединены в единую систему, контролируемую с диспетчерского пункта.

Определены возможные пути развития проекта: