Главная База знаний "Allbest" Программирование, компьютеры и кибернетика Автоматизация управления современной станцией технического обслуживания автомобилей на базе информационных технологий

Автоматизация управления современной станцией технического обслуживания автомобилей на базе информационных технологий

Разработка программного обеспечения, предназначенного для автоматизации учета и расчетов с клиентами, пользующимся услугами автосервиса. Определение требований к вычислительной системе. Семантическое моделирование данных, ER-диаграммы приложения.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	дипломная работа
Язык	русский
Дата добавления	02.02.2016
Размер файла	2,4 M

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

2.7 Семантические модели данных

Потребности проектировщиков баз данных в более удобных и мощных средствах моделирования предметной области вызвали к жизни направление семантических моделей данных. Притом, что любая развитая семантическая модель данных, как и реляционная модель, включает структурную, манипуляционную и целостную части, главным назначением семантических моделей является обеспечение возможности выражения семантики данных.

Прежде, чем мы коротко рассмотрим особенности одной из распространенных семантических моделей, остановимся на их возможных применениях.

Наиболее часто на практике семантическое моделирование используется на первой стадии проектирования базы данных. При этом в терминах семантической модели производится концептуальная схема базы данных, которая затем вручную преобразуется к реляционной (или какой-либо другой) схеме. Этот процесс выполняется под управлением методик, в которых достаточно четко оговорены все этапы такого преобразования.

Менее часто реализуется автоматизированная компиляция концептуальной схемы в реляционную. При этом известны два подхода: на основе явного представления концептуальной схемы как исходной информации для компилятора и построения интегрированных систем проектирования с автоматизированным созданием концептуальной схемы на основе интервью с экспертами предметной области. И в том, и в другом случае в результате производится реляционная схема базы данных в третьей нормальной форме (более точно следовало бы сказать, что автору неизвестны системы, обеспечивающие более высокий уровень нормализации).

Наконец, третья возможность, которая еще не вышла (или только выходит) за пределы исследовательских и экспериментальных проектов, - это работа с базой данных в семантической модели, т.е. СУБД, основанные на семантических моделях данных. При этом снова рассматриваются два варианта: обеспечение пользовательского интерфейса на основе семантической модели данных с автоматическим отображением конструкций в реляционную модель данных (это задача примерно такого же уровня сложности, как автоматическая компиляция концептуальной схемы базы данных в реляционную схему) и прямая реализация СУБД, основанная на какой-либо семантической модели данных. Наиболее близко ко второму подходу находятся современные объектно-ориентированные СУБД, модели данных которых по многим параметрам близки к семантическим моделям (хотя в некоторых аспектах они более мощны, а в некоторых - более слабы).

Основные понятия модели (Сущность-Связи)

Далее мы кратко рассмотрим некоторые черты одной из наиболее популярных семантических моделей данных - модель "Сущность-Связи" (часто ее называют кратко ER-моделью).

На использовании разновидностей ER-модели основано большинство современных подходов к проектированию баз данных (главным образом, реляционных). Модель была предложена Ченом (Chen) в 1976 г. Моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, включающих небольшое число разнородных компонентов. В связи с наглядностью представления концептуальных схем баз данных ER-модели получили широкое распространение в системах CASE, поддерживающих автоматизированное проектирование реляционных баз данных.

Основными понятиями ER-модели являются сущность, связь и атрибут.

Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна. В диаграммах ER-модели сущность представляется в виде прямоугольника, содержащего имя сущности. При этом имя сущности - это имя типа, а не некоторого конкретного экземпляра этого типа. Для большей выразительности и лучшего понимания имя сущности может сопровождаться примерами конкретных объектов этого типа.

Информация о функциональных свойствах элементов может храниться в таких объектах. Функциональные свойства элементов могут быть как инвариантными относительно входимости элементов, так и зависимыми от их входимости. Объекты, содержащие данные об элементах с инвариантными свойствами, являются экземплярами, а объекты, содержащие данные о свойствах элементов, которые зависят от входимости, являются сущностью.

Объекты, с одной стороны, являются документами, в которых хранятся данные о свойствах элементов, а с другой -- в них задаются условия выбора элементов в общих справочниках по их функциональным свойствам. Структуры объектов определяются пользователями в специальном редакторе структуры.

На основании общих данных об автомобилях и клиентов в системе могут формироваться общие функциональные таблицы и отчеты о функциональных свойствах автомобиля. Это позволяет алгоритм расчета реализовать не только «сверху вниз» (от требуемых функциональных свойств -- к выдаче выходных форм, в которых данные функциональные свойства реализованы), но и «снизу вверх» (по имеющемуся перечню работ восстанавливаются функциональные свойства, которыми данный автомобиль обладает).

Представление функциональных свойств любого автомобиля может выполняться как в виде отдельного отчета, так и в содержимом специальной таблицы. При этом могут быть представлены не только собственные свойства данного экземпляра, но и наследованные свойства от предыдущих хозяев. В последнем случае для клиента представляется совокупность собственных функциональных свойств и функциональных свойств автомобилей, являющихся его собственностью.

3. Проектирование базы данных

3.1 Особенности базы данных

Хотя обработка баз данных всегда была важной темой, популярность Интернета сделала ее еще и одной из самых нужных специальностей. Цель базы данных -- помочь людям и организациям вести учет различных вещей. Хотя для этой цели можно использовать списки, они вызывают множество проблем. Их сложно изменять без возникновения несоответствий, удаления из списков могут иметь непредвиденные последствия, а неполные данные трудно записывать. Кроме того, вводя данные, легко вызвать их противоречивость. Наконец, различные части организации хотят поддерживать некоторые данные совместно, а некоторые -- исключительным образом. Это трудно организовать при использовании списков.

Базы данных состоят из групп реляционных таблиц. В большинстве случаев каждая таблица содержит данные по определенной теме. Поддержка данных таким образом решает все проблемы, перечисленные для списков. Связи в таблицах представляются разными способами. Они могут быть осуществлены путем присвоения каждой строке уникального идентификатора и использования этого идентификатора для связи строки одной таблицы со строкой другой таблицы. Для представления связей используются и внешние ключи. Таблицы можно создавать с помощью языка SQL, который является промышленным стандартом для обработки таблиц.

Система базы данных состоит из четырех основных элементов: пользователи, приложения базы данных, СУБД и сама база данных. Пользователи применяют базу данных для решения своих задач. Приложения производят формы, запросы и отчеты, выполняют логику приложения и управляют обработкой базы. СУБД создает, обрабатывает и администрирует базу данных. База данных -- это самодокументированное собрание интегрированных записей. Она содержит пользовательские данные, метаданные, индексы, хранимые процедуры, триггеры и метаданные приложения. Хранимая процедура -- это программа, которая обрабатывает участок базы данных и хранится в базе данных. Триггер -- это процедура, которая вызывается при наступлении определенного события. Технология баз данных может использоваться в широком спектре приложений. Некоторые базы данных используются одним человеком, другие -- группой людей, а третьи -- большими организациями. Подобно всем информационным системам, системы баз данных разрабатываются в течение трех фаз: формулирования требований, проектирования и реализации. Во время фазы формулирования требований разрабатывается модель данных, или логическое представление структуры базы данных. Модели данных важны, потому что от них зависит проектирование базы данных и приложения. Диаграмма сущность--связь -- средство, используемое для представления модели данных.

Модель данных преобразуется в таблицы и связи на фазе проектирования. Также проектируются индексы, ограничения, хранимые процедуры и триггеры. Диаграммы структур данных иногда используются для таблиц документов и их связей. Во время фазы реализации создаются таблицы, связи и ограничения, пишутся хранимые процедуры и триггеры, база данных заполняется данными и тестируется. Сегодня таблицы и связанные с ними конструкции создаются с помощью SQL или графических средств, являющихся частью СУБД. Разработка приложения идет параллельно с разработкой базы данных.

3.2 Реляционные СУБД

Реляционные СУБД являются наборами связанной информации, сохраняемой в двухмерных таблицах, и в настоящий момент самые распространенные. Их реализации существуют на всех мало-мальски пригодных для этого платформах (от персональных компьютеров до мэйнфреймов), для всех операционных систем и для всех применений от простейших продуктов, предназначенных для ведения картотек индивидуального пользования, до сложнейших распределенных многопользовательских систем.

Несмотря на такое пестрое разнообразие, все эти СУБД имеют в основе общую основу реляционную модель данных, разработанную Эдгаром Коддом в 70-х годах XX столетия. С виду эта модель довольно проста: база данных выглядит как простой набор взаимосвязанных таблиц. Но за внешней простотой кроется мощный и вместе с тем изящный математический аппарат реляционной алгебры, которая в свою очередь базируется на целом ряде математических дисциплин, среди которых логика, исчисление предикатов, теория множеств.

Немалую роль в успехе реляционных СУБД играет также язык SQL (символизирует собой структурированный язык запросов), разработанный специально для запросов к реляционным БД. Это достаточно простой и в то же время выразительный язык, при помощи которого можно выполнять достаточно изощренные запросы к базе.

Разумеется, предшествующие СУБД также имели языки описания данных (ЯОД) и языки манипулирования данными (ЯМД). SQL объединил в себе обе эти функции. Но самой привлекательной его особенностью, особенно для пользователей-непрофессионалов в программировании, является то, что можно строить запросы на основе непроцедурного подмножества SQL. Это означает, что в формулировке запроса указывается, что должно содержаться в результате, а не как его получить. Имеются, правда, и процедурные элементы языка, например, операторы организации ветвления и циклов, но их применения зачастую удается избежать. При работе же с сетевыми БД программист был вынужден использовать навигационные процедуры, отвлекаясь при этом от решения самой задачи. SQL Server был разработан в Sybase и в конце восьмидесятых годов продан Microsoft. На сегодняшний день Microsoft SQL Server является одной из наиболее выдающейся коммерческой СУБД.

MS SQL Server - компактная система, сочетающая мощные и надежные механизмы обработки данных с удобными и понятными инструментами для пользователей. Фундаментальные принципы работы СУБД везде одинаковы и, если пользователь знает, как использовать MS SQL Server, переход на Oracle или Informix не представит больших затруднений. Симметричная мультипроцессорная архитектура MS SQL Server предусматривает использование "родных" сервисов операционной системы Windows NT для управления потоками, памятью, операциями дискового чтения/записи, сетевыми службами, функциями безопасности, а также для поддержки параллельного выполнения потоков на нескольких CPU. Использование потоков Windows NT позволяет MS SQL Server автоматически масштабироваться при работе на многопроцессорных платформах, что исключает необходимость дополнительной конфигурации или программной настройки. Сетевые службы Windows NT обеспечивают MS SQL Server поддержку протоколов TCP/IP, NWLink IPX/SPX, Named Pipes (NetBEUI), Banyan Vines, AppleTalk (ADSP) и DECNet. Многопоточное ядро и интеграция со службами планирования потоков Windows NT обеспечивает высокую производительность MS SQL Server при обработке OLTP- и DSS-запросов, что особенно заметно при одновременной работе нескольких сотен пользователей. В состав MS SQL Server входят графические средства управления и утилиты командной строки. Например SQL Enerprise Manager - это мощный централизованный инструмент полного управления серверами в масштабах предприятия, включая базы данных, их объекты, предупреждения, спланированные во времени задачи, тиражирование и запросы. SQL Executive - локальный административный агент для планирования задач, управления предупреждениями и мониторинга активности MS SQL Server и может быть вызван из SQL Enterprise Manager. С помощью SQL Enterprise Manager также можно определить план необходимых рутинных действий по поддержке базы данных: регулярная проверка целостности, резервное копирование, перестройка индексов и т. д., который впоследствии будет выполняться автоматически.

В критических для бизнеса приложениях, когда сервер СУБД должен быть постоянно доступен для клиентов, большинство профилактических работ по поддержке базы данных приходится выполнять фактически в режиме on-line. MS SQL Server обладает возможностями динамического резервного копирования данных, т. е. даже когда эти данные используются и изменяются клиентами. В случае сбоя оборудования, отключения питания и т. д. механизм автоматического восстановления MS SQL Server восстанавливает все базы данных до их последнего целостного состояния без вмешательства администратора. Все завершенные, но не отраженные в базе транзакции из журнала транзакций применяются к базе данных (это фактически то, что происходит при событии chekpoint), а незавершенные транзакции, т. е. те, которые были активными на момент сбоя , вычищаются из журнала.

MS SQL Server использует в своей работе сервисы безопасности Windows NT. MS SQL Server обеспечивает многоуровневую проверку привилегий при загрузке на сервер. Сначала идентифицируются права пользователя на установление соединения с выбранным сервером (login name и пароль) и выполнение административных функций: создание устройств и баз данных, назначение прав другим пользователям, изменение параметров настройки сервера и т.д. Максимальными правами обладает системный администратор. На уровне базы данных каждый пользователь, загрузившийся на сервер, может иметь имя пользователя (username) базы и права на доступ к объектам внутри нее. Имеется возможность отобразить нескольких login id на одного пользователя базы данных, а также объединять пользователей в группы для удобства администрирования и назначения сходных привилегий. По отношению к объектам базы данных пользователю могут быть назначены права на выполнение различных операций над ними: чтение, добавление, удаление, изменение, декларативная ссылочная целостность (DRI), выполнение хранимых процедур, а также права на доступ к отдельным полям. Если этого недостаточно, можно прибегнуть к представлениям (views), для которых сказанное остается справедливым. Наконец, можно вообще запретить пользователю непосредственный доступ к данным, оставив за ним лишь права на выполнение хранимых процедур, в которых будет прописан весь сценарий его доступа к базе. Хранимые процедуры могут создаваться с опцией, которая шифрует непосредственный текст процедуры, хранящийся обычно в syscomments. Права на выполнение некоторых команд (создание баз, таблиц, умолчаний, правил, представлений, процедур, резервное копирование баз и журналов транзакций) не являются объектно-специфичными, поэтому они назначаются системным администратором сервера или владельцем (создателем) базы данных при редактировании базы данных. Администрирование пользовательских привилегий обычно ведется в SQL Enterprise Manager, тем не менее, в Transact-SQL имеются хранимые процедуры (sp_addlogin, sp_password, sp_revokelogin, sp_addalias, sp_adduser) и операторы (GRANT, REVOKE), которые позволяют осуществлять действия по созданию пользователей, назначению и отмене прав при выполнении скриптов.

3.3 Разработка программного обеспечения

При реализации программы были выбраны:

- реляционная модель представления данных, как наиболее актуальная и часто используемая;

- объектно-ориентированное программирование как наиболее прогрессивное на данный момент из методик программирования;

- клиент-серверная технология реализации сервера баз данных.

Программирование: Microsoft Visual Studio 2010. Данная среда представляет собой интегрированную среду разработки приложений (IDE - Integrated Development Environment), объединяющая в себе компилятор и визуальные инструменты для разработки Windows-ориентированных приложений. Также, данный инструмент бесплатен, в том числе и для коммерческого использования.

В качестве языка программирования клиентской части приложения был выбран язык C#, являющийся «чистым» объектно-ориентированным языком. C# является достаточно молодым и бурно развивающимся языком, вобравшим в себя лучшие стороны Java и C++, и лишенным некоторых излишних сложностей указанных выше языков.

Запросы к БД осуществляются при помощи структурированного языка запросов SQL, в данном случае его расширением компании Microsoft - Transact - SQL.

3.4 Разработка базы данных

Сервер СУБД - Microsoft SQL Server 2008 Express Edition. Данная СУБД представляет собой настольную (Desktop) версию промышленной СУБД Microsoft SQL Server 2008. Вместе с движком БД, поставляется удобный инструмент, Management Studio Express, в котором реализован функционал по навигации объектов БД, встроенный инструмент составления запросов на языке SQL и т.д.

Программа реализована на платформе Microsoft .Net framework v. 2.0 , под операционную систему Windows XP, Windows 7.

Автосервисы производят ремонт и техническое обслуживание автомашин. Имеется некоторое количество рабочих авто-слесарей, выполняющих основную работу по ремонту автомашин.

Клиент обращается в автосервис, где с его слов составляется список неисправностей его автомобиля. Оформляется заказ - наряд (накладная), куда вносятся список неисправностей, данные о менеджере, ответственном за данную автомашину, данные клиента. Далее производится осмотр автомашины и составляется список работ, который может отличаться от списка неисправностей клиента. После этого бригадир распределяет работу между рабочими. Каждая работа, а также её цена и ФИО рабочего, также заносятся в накладную. По окончанию работ в накладной оформляется общая стоимость работ и другие параметры.

Определим предварительные сущности предметной области:

Накладная - список накладных. Каждая накладная характеризуется такими атрибутами как номер накладной, дата создания, ФИО заказчика, стоимость услуг, добавочная стоимость, пользователь, автосервис, примечание.

Заказчики - список заказчиков. Каждый заказчик характеризуется такими атрибутами как фамилия, имя, отчество, адрес, домашний телефон, рабочий телефон, мобильный телефон, автомобиль, государственный номер автомобиля.

Автомобили - список автомобилей. Каждый автомобиль характеризуется такими атрибутами как модель и год выпуска.

Список работ - список работ над автомобилем. Характеризуется такими атрибутами как наименование работы, номером накладной, ценой и исполнителем.

Список неисправностей - список неисправностей в автомобиле. Характеризуется наименованием неисправности, номером накладной.

Автосервис - список автосервисов. Характеризуется названием, адресом и телефоном.

Рабочие - список рабочих в данном автосервисе. Атрибуты рабочих -фамилия, имя , отчество.

Пользователи - список пользователей программы. Атрибуты пользователей - фамилия, имя, отчество, ФИО, роль, пароль.

Роли пользователей - список ролей программы. Атрибуты ролей - название, администратор.

Требования пользователей к базе данных:

программа должна предоставлять пользователю возможность добавления, просмотра, редактирования и удаления накладных, при этом должна быть возможность выбора накладных по одному из следующих параметров:

- просмотр накладных за текущую неделю (диапазон 7 дней);

- просмотр накладных за выбранный пользователем диапазон дат;

- просмотр всех введенных накладных.

Программа должна запоминать последний выбранный пользователем параметр, и при следующем запуске показывать эту выборку.

Программа должна содержать формы-справочники для следующих объектов предметной области:

- Заказчики

- Список дефектов автомобиля

- Список работ по каждой накладной

- Список автосервисов

- Список автомобилей

- Список рабочих

- Список пользователей программы

- Список ролей программы

Каждый из справочников должен поддерживать операции по добавлению, просмотру, редактированию и удалению необходимых данных.

В программе должен быть предусмотрен механизм аутентификации пользователей, с разделением прав разных пользователей программы.

В результате анализа требований пользователя и структур данных, описывающих предметную область, следует определить как сущности следующие объекты.

Накладная (порядковый номер накладной - потенциальный ключ, номер накладной, дата создания, заказчик - потенциальный ключ, стоимость услуг, добавочная стоимость, пользователь - потенциальный ключ, автосервис - потенциальный ключ, примечание).

Заказчики (порядковый номер - потенциальный ключ фамилия, имя, отчество, адрес, домашний телефон, рабочий телефон, мобильный телефон, автомобиль - потенциальный ключ, государственный номер автомобиля.)

Автомобили (порядковый номер - потенциальный ключ, модель, год выпуска.

Список работ (порядковый номер - потенциальный ключ, наименование работы, номером накладной - потенциальный ключ, цена, исполнитель - потенциальный ключ.)

Список неисправностей (порядковый номер - потенциальный ключ, наименование неисправности, номером накладной - потенциальный ключ.)

Автосервис (порядковый номер - потенциальный ключ, название, адрес, телефон.)

Рабочие (порядковый номер - потенциальный ключ, фамилия, имя, отчество)

Пользователи (порядковый номер - потенциальный ключ, фамилия, имя, отчество, ФИО, роль - потенциальный ключ, пароль.

Роли пользователей (порядковый номер - потенциальный ключ, название, логическое поле администратор.)

Определим основные связи концептуальной модели.

Заказ (Заказчик - Накладная) - показывает, по какому заказчику создана накладная. Бинарная связь - один ко многим, так как один заказчик может заказать ремонт своего автомобиля несколько раз.