ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА С ПОМОЩЬЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Давлетшин Д.Ф. 1

1Набережночелнинский институт КФУ

Работа в формате PDF

2.9 MB

Сертификат участника

Комментарии

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Аннотация

Дипломный проект на тему: «Оптимизация работы электротранспорта с помощью интеллектуальной информационной системы» содержит 118 страниц пояснительной записки, рисунков – 64, таблиц – 33, формул – 11, использованных источников – 50.

Объектом исследования являются предприятия городского электротранспорта. Основным направлением деятельности городского электротранспорта являются пассажирские перевозки, осуществляемые городским общественным электрическим транспортом.

Целью дипломного проекта является разработка интеллектуальной информационной системы для оптимизации работы электротранспорта.

В результате исследования была обоснована актуальность рассматриваемой тематики, разработана интеллектуальная информационная система, проанализирована информационная безопасность программы и приведено экономическое обоснование.

Расчеты экономических показателей позволяют судить об эффективности инвестиций. Срок окупаемости инвестиций составляет 0,9 года, а дисконтированный срок окупаемости – 1,3 года. Чистая текущая стоимость составляет 423 091,69 руб.

Оглавление

Введение 8

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 10

1.1. Анализ предприятий городского электротранспорта, основные характеристики и комплекс решаемых задач 11

1.2. Этапы разработки маршрутных расписаний 12

1.2.1. Подготовка исходных данных 13

1.2.2. Этап составления расписаний 14

1.3. Система городского пассажирского транспорта 14

1.4. Оплата проезда в городах Европы 17

1.4.1. Оплата проезда в Лондоне 17

1.4.2. Оплата проезда в Праге 18

1.4.3. Оплата проезда в Братиславе 18

1.4.4. Оплата проезда в Варшаве 19

1.4.5. Оплата проезда в Мюнхене 20

1.5. Классы и методы формирования матриц корреспонденций 21

1.6. Аналитический обзор существующих решений в области организации движения электротранспорта 25

1.6.1. Информационно-коммуникационная система ЕМУП ТТУ г.Екатеринбурга 25

1.6.2. Система «РМТ» 26

1.6.3. Система «Pikas» 28

1.6.4. Информационная система СКАТ 28

1.6.5. Автоматизация процессов с помощью АПАС 29

1.7. Обоснование необходимости разработки информационной системы 30

1.8. Выводы по разделу 31

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 32

2.1. Система общественного транспорта и информационное взаимодействие модулей системы 33

2.2. Функциональное моделирование службы движения с использованием методологии IDEF 34

2.2.1. IDEF0 34

2.2.2. IDEF3 38

2.3. Описание модели разрабатываемой информационной системы с использованием методологии UML 45

2.4. Выбор и обоснование средств разработки прикладного программного обеспечения 49

2.5. Создание логической модели данных 54

2.6. Создание физической модели данных 55

2.7. Выбор системы управления базой данных 62

2.8. Реализация базы данных 66

2.9. Выводы по разделу 72

3. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 73

3.1. Структура информационной системы 74

3.2. Описание программных форм 75

3.2.1. Настройка подключения 75

3.2.2. Авторизация 75

3.2.3. Главная форма программы 76

3.2.4. Главное меню программы 76

3.2.5. Остановки 77

3.2.6. Время прохождения отрезков 78

3.2.7. Маршруты 79

3.2.8. Трамваи 80

3.2.9. Должности 81

3.2.10. Сотрудники 82

3.2.11. Расписание 83

3.2.12. Расписание маршрута 83

3.2.13. Шахматка 86

3.2.14. Баланс 87

3.2.15. Наряд 89

3.3. Выводы по разделу 90

4. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 91

4.1. Виды информационных рисков и методы защиты от них 92

4.2. Расчет уровня уязвимости системы и вероятности возникновения информационных угроз 97

4.3. Перечень контрмер и расчет их эффективности 101

4.4. Выводы по разделу 102

5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ 104

5.1. Расчёт суммарных затрат на разработку, внедрение и сопровождение системы 105

5.2. Расчёт экономии в результате использования системы 106

5.3. Оценка эффективности капиталовложений 106

5.4. Выводы по разделу 112

Заключение 113

Список использованной литературы 114

Введение

Развитие пассажирского транспорта и повышение уровня транспортного обслуживания в настоящее время является гарантией улучшения условий и уровня жизни населения, а также обеспечения безопасности граждан.

Маршрутная сеть пассажирского транспорта большинства городов России формировалась под влиянием исторических факторов, поэтому в современных условиях не полностью учитывает потребности пассажиров в перевозках. Это обусловлено изменением структуры спроса на пассажирские перевозки. Социально-экономическое развитие городов вызывает появление новых объектов и зон притяжения пассажиропотоков, таких как деловые, торговые, развлекательные и спортивные центры, изменение в структуре расселения жителей города в связи с появлением новых районов жилой застройки. Также влияет рост уровня автомобилизации, который привел к оттоку части населения на индивидуальный транспорт, что в свою очередь негативно отразилось на пропускную способность улично-дорожной сети. Но, несмотря на значительное увеличение количества легковых автомобилей в транспортном потоке, на долю городского пассажирского транспорта в России приходится около 80% всех пассажирских перевозок, осуществляемых в стране [¹].

Современный городской пассажирский транспорт является важнейшей системой, обеспечивающей экономическое развитие городов, социальное благополучие населения. От состояния и качества работы городского пассажирского транспорта зависит уровень комфортных условий проживания людей в населенных пунктах страны. Доступность и качество работы городского транспорта во многом определяют и реальный уровень жизни населения, социальный климат и мнение людей об эффективности органов власти [²].

Работа наземного городского пассажирского транспорта в современных условиях характеризуется периодическим возникновением сбойных ситуаций. Причинами таких явлений могут рассматриваться:

недовыпуск транспорта на линию, аварийный сход с маршрута транспортных единиц;
несоответствие находящегося на линии транспорта изменившемуся пассажиропотоку (вследствие прекращения работы смежного вида транспорта или маршрута, изменения в часы пика и в выходные дня и т.д.),
появление помех в работе транспортной сети, связанных с невозможностью нормального функционирования действующего маршрута – затор на дороге, ремонтные работы и т.д.

При возникновении таких ситуаций для нормализации обстановки особую важность приобретает принятие адекватных управленческих решений [³].

Городской электротранспорт представляет собой систему, включающую в себя полный технологический цикл: подготовку и выпуск подвижного состава; его эксплуатацию на линии; обслуживание элементов обеспечения перевозок (рельсовый путь, контактно-кабельная сеть и т.д.); оперативное и стратегическое управление; финансовый анализа и планирование. Поэтому транспортным хозяйствам городского электротранспорта присущ непрерывный процесс производства, как в области управления, так и в области самого обеспечения и технического обслуживания объектов предприятия.

Городской электротранспорт обеспечивает значительную часть трудовых поездок населения страны и является важнейшей составной частью городской инфраструктуры. По данным Федеральной службы по статистики РФ им обслуживает население 157 крупных и средних городов России.

В настоящее время в РФ на городских маршрутах эксплуатируется более 12 тыс. трамваев и более 12 тыс. троллейбусов [⁴].

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Анализ предприятий городского электротранспорта, основные характеристики и комплекс решаемых задач

В развитых странах электротранспорт является основным перевозчиком пассажиров внутри города, на его долю приходится более 50 % перевозок. В развивающихся странах процент перевозок электротранспортом в городах составляет от 15 %. Основными средствами городского пассажирского электротранспорта являются трамваи, троллейбусы, метрополитен, электропоезда, применяются так же монорельсы, фуникулеры и пр [⁵].

Организационная структура предприятий городского электротранспорта включает в себя следующие основные службы:

служба энергохозяйства;
служба движения;
служба пути;
служба контроля;
служба сбора выручки [⁶].

Основным направлением деятельности городского электротранспорта являются пассажирские перевозки, осуществляемые городским общественным электрическим транспортом.

Кроме пассажирских перевозок, предприятия городского электротранспорта осуществляют:

строительство, ремонт, реконструкцию и эксплуатацию контактной и кабельной сети, тяговых подстанций, трамвайных и железнодорожных путей, зданий и сооружений;
проектные и изыскательские работы;
содержание и эксплуатацию специальной автотранспортной техники [⁷];
обеспечение технического диагностирования, проведения технического обслуживания, выполнения плановых и неплановых ремонтов подвижного состава;
проведение капитально-восстановительного ремонта, модернизации подвижного состава, отработавшего установленный технический ресурс;
обеспечение технической готовности подвижного состава к выпуску и его работоспособного состояния на маршрутах в течение смены и соответствии с запланированными службой движения рейсами;
обеспечение расстановки, отстоя и сохранности подвижного состава трамвая, находящегося на балансе.
обеспечение выполнения установленного плана перевозки пассажиров на маршрутах и сбора выручки (доходов) от перевозки пассажиров [⁸].

Основной задачей предприятий городского электротранспорта является эффективная организация пассажирских перевозок, особый интерес представляет процесс оперативного составления и контроля расписания движения.

1. Этапы разработки маршрутных расписаний

Расписание является основой организации движения транспорта на маршрутах, обязательно для выполнения всеми работниками пассажирского транспорта. Им определяется количество рейсов, время движения между остановочными пунктами и т.д.

При составлении расписания движения стремятся создать условия безопасности работы, удобства проезда, минимум затрат времени на поездку, высокую регулярность движения и производительность, а также возможность выполнения плана по объемным, финансовым и экономическим показателям.

Составление расписания является основной задачей работников службы движения. Расписания должно обеспечивать:

минимальные затраты времени на ожидание и поездку пассажиров;
высокую регулярность движения;
максимальную скорость движения при полной безопасности;
наибольшую эффективность использования подвижного состава;
согласованность интервалов движения на сопряженных маршрутах и одинаковую скорость движения подвижного состава на совместных контрольных участках;
согласованность с режимом начала и окончания работы предприятий, организаций, учебных заведений, зрелищных представлений и др [⁹].

Процесс разработки маршрутных расписаний состоит из двух этапов:

подготовка и расчет исходных данных;
составление расписаний.

1.2.1. Подготовка исходных данных

К этапу подготовки и расчета исходных данных относятся:

уточнение пассажиропотоков по участкам и маршруту в целом;
определение расстояния и времени движения подвижного состава между остановочными пунктами, значений скоростей движения;
установление нормативов времени рейса и оборота по периодам суток;
выбор марки и расчет потребного количества подвижного состава, необходимого числа рейсов;
определение величины максимально допустимых интервалов движения;
распределение подвижного состава по маршрутам;
определение целесообразного времени начала и окончания работы подвижного состава, скоординированного с режимом работы предприятий, организаций, учебных заведений и т.д.;
определение пунктов начала и окончания движения подвижного состава по маршруту, протяженность нулевых рейсов, норм времени на пробег;
выбор форм организации труда водителей.

1.2.2. Этап составления расписаний

Основной формой является – сводное маршрутное расписание. На его основании составляются станционное, рабочее и информационное расписания.

Рабочее (водительское) расписание – выдается каждому водителю перед выездом на линию. В нем указывается время отправления и прибытия в конечные пункты, количество рейсов, время и место обеденных перерывов, нарядное время, интервал движения и время отстоя и т.д.

Станционное расписание – составляется для диспетчеров конечных и контрольных пунктов и служит для контроля над регулярностью движения

Информационное расписание – вывешивается для сведения пассажиров на конечных и промежуточных пунктах маршрута, в автовокзалах и автостанциях [¹⁰].

1. Система городского пассажирского транспорта

В упрощенном виде систему городского пассажирского транспорта можно представить в виде тех составляющих: город, транспорт, пассажиры.

С точки зрения городской администрации, показателями эффективности могут быть:

удовлетворение спроса населения на перевозки;
экономическая эффективность муниципальных транспортных организаций (максимизация их прибыли);
эффективность организации дорожного движения;
отсутствие столкновений интересов муниципальных и частных транспортных операторов, выливающихся в конфликты.

С точки зрения транспортных организаций, в качестве основного показателя эффективности выступает максимизация экономической прибыли от перевозок.

С точки зрения пассажиров, конечных потребителей транспортных услуг, показателями эффективности могут быть:

минимизация времени перемещения;
минимизация стоимости поездки (с учетом возможных пересадок);
улучшение комфортабельности поездки (за счет типа транспортного средства и уровня его наполнения).

Построение оптимальной маршрутной схемы городского пассажирского транспорта необходимо осуществлять с учетом интересов нескольких участников транспортной системы (например, транспортных организаций и пассажиров).

Переходя к формальному описанию задачи оптимизации системы городского пассажирского транспорта, можно выделить несколько основных критериев эффективности, в общем виде представленных в виде целевых функций:

(1.1)

где:

Т_П – время, затраченное пассажирами на передвижение;

Т₁ – время, затраченное на подход к остановочному пункту;

Т₂ – время ожидания транспортного средства;

Т₃ – время поездки;

Т₄ – время, затраченное на передвижение до места назначения;

Q_П – количество пассажиров;

С_П – стоимость поездки с учетом возможных пересадок;

Q_ПД – количество поездок/пересадок в день;

T – тариф на перевозку пассажиров;

П_ТО – прибыль транспортных организаций;

З_Э – эксплуатационные затраты транспортных организаций.

Однако специфика оптимизации маршрутных схем городского пассажирского транспорта вносит ряд дополнительных ограничений в классическую постановку задачи, наряду с основными ограничениями задачи необходимо учитывать:

наличие нескольких депо;
ограничение, при котором начало и конец маршрута не должны находиться в одном депо (т.е. не все маршруты должны быть кольцевыми);
ограничение количества вершин в маршруте (ограничение маршрута по времени и максимальной длине).

Также необходимо обратить внимание на то, что при решении задач дискретной оптимизации, как правило, рассматривается лишь одна целевая функция с дополнительным набором ограничений. Данный подход не позволяет учесть взаимное влияние участников системы, что может привести на практике к выработке неэффективных решений. Поэтому необходимо определить критерий, который будет учитывать взаимовлияние интересов участников системы.

В качестве такого критерия оптимизации для системы городского пассажирского транспорта можно предложить плотность пассажиропотока на исследуемом участке дороги A-B:

(1.2)

(1.3)

где:

D_AB – плотность пассажиропотока на участке А–В;

A – пункт отправления;

B – пункт назначения;

– общее количество пассажиров, которым необходимо добраться из пункта А в пункт В;

L_AB – длина исследуемого пути А–В;

M – множество вершин депо;

– вершина депо, в которой начинается и заканчивается маршрут A–B;

L_min/L_max – минимально и максимально допустимая длина маршрута;

Q_min – минимальное количество пассажиров на маршруте [¹¹].

1. Оплата проезда в городах Европы

В странах Европы существуют разные способы оплаты проезда на общественном транспорте. Рассмотрим некоторые из них.

1. 1. Оплата проезда в Лондоне

Покупка билета в одну сторону непосредственно перед поездкой. В этом случае вы получаете одноразовый бумажный билет или билет в одну сторону (one way ticket), действительный на одну поездку внутри оплаченных Зон. Этот билет действителен только на метро. Его стоит покупать только, если это будет ваша единственная поездка на метро за этот день или за все время пребывания в Лондоне.

Если вы собираетесь совершить более одной поездки в этот день или путешествуете на разных видах транспорта, лучше будет купить единый проездной билет на один день (1 day travelcard). Такого билета для поездок вне часов пик больше не существует. Этот проездной действует на всех видах транспорта, кроме речного.

Сочетание дешевизны и удобства - это покупка Oyster Card. Oyster Card - это электронная карточка, которая позволяет вам оплачивать проезд на всём общественном транспорте в Лондоне за исключением речного. Самый незатейливый способ использования УУ - это положить на неё некую сумму денег, из которой и будет осуществляться оплата проезда, т.н. "оплата по мере использования" (pay-as-you-go).

Если вы собираетесь пользоваться общественным транспортом хотя бы 5 дней в течение одной недели, то подумайте о покупке единого билета на семь дней (7 day travelcard), действующего везде, кроме речного транспорта [¹²].

1. 1. Оплата проезда в Праге

Для оплаты проезда в общественном транспорте в Праге используются два типа билетов: одноразовый и многоразовый билет.

Одноразовый билет (один вид транспорта/короткая поездка). Этот билет используется только на одном виде транспорта для поездки без пересадки. Он рассчитан на 20 минут проезда (с момента активации билета) на трамвае или автобусе или на 5 остановок на метро (при этом Вы можете делать пересадку в течение 30 минут).

Многоразовый билет (несколько видов транспорта/долгая поездка). Этот билет подходит для всех видов транспорта; с ним Вы можете совершать пересадки как внутри одной транспортной системы (с одной линии метро на другую, с одной трамвайной линии на другую), так и с одного вида транспорта на другой (с метро на трамвай, с трамвая на автобус) на протяжении 75 минут с момента активации билета.

При входе в станцию метро, трамвай или автобус нужно прокомпостировать билет, чтобы на нем отметилось время начала поездки.

Есть несколько видов кратковременных и долговременных проездных:

-кратковременные (туристические) проездные: на 24 часа, на 3 дня, на 5 дней;

- долговременные проездные (действительны только с фотографией владельца): на 1 месяц, на квартал, на год.

Проездные подходят для всех видов общественного транспорта Праги в течение срока действия проездного [¹³].

1. 1. Оплата проезда в Братиславе

Система оплаты единая на все виды транспорта (трамвай, троллейбус, городской автобус).

Билеты необходимо приобретать до поездки, водители билеты не продают. Билеты продаются в киосках печати, пунктах продажи билетов DPB и в автоматах.

Билет необходимо прокомпостировать в вагоне, срок действительности билета исчисляется от времени компостирования.

Билет следует прокомпостировать немедленно после входа в вагон, контролеры могут начать проверку почти сразу после закрытия дверей, при этом компостеры отключаются и билет прокомпостировать уже невозможно.

Виды билетов:

-на 15 минут, единственный тип билета без права пересадки;

- на 60 минут, в выходные дни 90 минут;

- билеты на 2 и 4 поездки (действительны только на дневные маршруты);

- билет на ночные маршруты (их номер начинается с буквы N) он действителен 90 минут и допускает пересадки.

- туристические билеты на срок от 1 до 7 суток. Название "туристический" не играет никакой роли, их может приобретать и ими пользоваться кто угодно. Действительны эти билеты как на дневные так и на ночные маршруты (24 часа, 48 часов, 3 суточный, 7 суточный).

Имеются также проездные на 30, 90 и 360 дней, продаются только на электронных носителях [¹⁴].

1. 1. Оплата проезда в Варшаве

Билеты в Варшаве стоят достаточно дорого. Зато Обычный билет даёт возможность ездить где угодно в течение 75 минут.

На 2015 год в Варшаве действует 3 вида билетов: билет на 20 минут (для экономных, действует на обе зоны), билет на 75 минут (действует на 1 зоне), билет на 90 минут (на обе зоны).

Тем, кто планирует много ездить, стоит купить билет на 1 день – с момента первого компостирования от действует в течение 24 часов, и включён в систему «единый билет» - т.е. действует вообще на всех видах городского транспорта, включая электричку.

Есть также билеты «выходного дня». Работает с 19:00 в пятницу до 8:00 в понедельник, действителен для обоих зон, для всех видов транспорта, включая электричку.

Если вы путешествуете компанией – можно купить билет «выходного дня для группы». Вы можете ездить группой до 5 человек с 19:00 в пятницу до 8:00 в понедельник в обоих зонах на всех видах транспорта, включая электричку [¹⁵].

1. 1. Оплата проезда в Мюнхене

Транспортная система баварской столицы поделена на 4 зоны, обозначаемых на схемах белым, зеленым, желтым и красным цветами. Схемы можно увидеть на станциях метрополитена и на остановках, где есть автоматы по продаже билетов. Оплата проезда по городу на любом виде общественного транспорта зависит от количества пересекаемых зон. Информацию о видах билетов стоит изучить заранее.

Самым дешевым является билет на короткое расстояние (Einzelfahrkarte Kurzstrecke). Он действует в течение 1 часа после компостирования и позволяет проехать 2 остановки на городской электричке или метро, 4 остановки – на автобусе или трамвае.

Стоимость более длинного переезда зависит от количества пересеченных зон.

Для удобства можно приобрести блок из 10 билетов-полосок (Streifenkarte) и при каждой поездке компостировать необходимое количество полосок. Взрослые старше 21 года должны компостировать 1 полоску для короткой поездки, 2 – для поездки в пределах одной зоны, 4 – в пределах двух зон, 6 – трех зон, 8 – четырех и более зон. Молодые люди в возрасте 15-21 года компостируют по 1 полоске за проезд в каждой зоне, дети 6-14 лет – 1 полоску за проезд на любое расстояние.

Тем, кто много ездит, выгоднее приобрести дневной билет, который действует с момента покупки до 06:00 следующего дня. Также существует билет на 3 дня, действующий с момента покупки до 06:00 четвертого дня.

Путешествующим семьей или компанией выгодно приобрести партнерский дневной билет (Partner-Tageskarte), разрешающий проезд 2-5 человек (существует и на 3 дня).

Разновидностью дневного билета является Airport-City-Day-Ticket, позволяющий добраться в центр Мюнхена из аэропорта и до 06:00 следующего дня пользоваться всеми видами городского транспорта.

Некоторым туристам может пригодиться CityTourCard, позволяющий пользоваться всеми видами общественного транспорта во внутренней зоне и получить скидку на посещение 30 достопримечательностей Мюнхена [¹⁶].

1. Классы и методы формирования матриц корреспонденций

Матрица корреспонденций является количественной характеристикой передвигающихся по городу индивидуумов, элементы которой определяют объем потока между каждой парой "точек". Под "точками" понимаются условные зоны, которые получаются путём деления рассматриваемой области (например, города) некоторым подходящим образом.

Можно выделить четыре класса расчета корреспонденций:

Класс 1. К этому классу относятся нормативные, чаще всего линейные модели, с критериальной функцией технико-экономического содержания, которые отвечают на вопрос "Как должно быть?". К классу 1 могут быть отнесены задачи планирования железнодорожных грузовых перевозок, иногда задачи вне- и внутригородских перевозок.

Класс 2. Модели данного класса статистические - от простейших однофакторных до динамических многофакторных. Особое место среди них занимают гравитационные модели. Модели в данном классе, а также в классах 3 и 4 отвечают на вопрос "Как есть?".

Задачи класса 2 возникают при планировании пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте (в пригородных и дальних сообщениях), воздушном и морском транспорте, автомобильном внегородском (в регионе), а также при планировании грузовых перевозок в тех случаях, когда прикрепление поставщиков к потребителю не может быть задано на перспективу. К этому же классу можно отнести задачи прогнозирования объёмов перевозок на заданных направлениях, которые возникают при перспективном планировании железнодорожных и морских грузовых перевозок.

Класс 3. Для решения задач класса 3 также используются статистические модели и прежде всего гравитационные, но модифицированные, усложнённые по сравнению с моделями класса 2. Усложнение гравитационных моделей выражается в виде дополнительных условий, которые обеспечивают балансировку матрицы корреспонденций.

Задачи этого класса включают задачи определения трудовых корреспонденций в городских транспортных системах, когда рабочие места, их ёмкость и размещение потенциальных кадров на территории города выявлены и установлены априори.

Класс 4. Модели данного класса энтропийные. Они представляются в форме нелинейной оптимизационной задачи математического программирования, причём их целевая функция носит "термодинамический" характер и включает вероятностные характеристики коллективного поведения. Определяющую роль играют не детерминированные факторы поведения индивидуумов, а закономерности коллективного поведения.

К задачам данного класса относится задача формирования пассажирских корреспонденций в городских транспортных системах по всем видам поездок: трудовым, культурно-бытовым, рекреационным [¹⁷].

Матрицы корреспонденций можно разделить на два больших класса: экстраполяционные и вероятностные.

Экстраполяционные методы формирования матрицы корреспонденций основаны на использовании данных обследования существующего состояния распределения потоков пассажиров и транспорта между корреспондирующими районами с применением для прогнозирующих расчетов пропорциональных коэффициентов роста.

Основные методы экстраполяционного класса:

метод единственного коэффициента роста;
метод средних коэффициентов роста;
детройтский метод;
метод Фратара.

В методе единственного коэффициента роста в качестве исходной информации используются фактические величины корреспонденций между транспортными районами города и прогноз их роста. Этот метод не учитывает динамику развития соотношений между отдельными параметрами города, что приводит к грубым ошибкам. В основном метод единственного коэффициента роста используется только для приближенных оценок возможных транспортных потоков в условиях проектирования отдельных элементов города на ближайшую перспективу.

Метод средних коэффициентов роста основывается на материалах обследования существующих корреспонденций между районами. Для расчетов используются средние коэффициенты роста для каждого из транспортных районов, которые рассчитываются на основании фактического и прогнозируемого потоков для этих районов. Хотя средние коэффициенты роста и учитывают различные темпы развития тех или иных районов города, однако, при значительном росте подвижности населения, появлении новых жилых массивов или крупных промышленных зон, этот метод приводит к большим погрешностям, а потому в проектной практике почти не применяется.

Детройтский метод, впервые примененный при проектировании системы магистралей Детройта в 1953 г., в отличие от метода средних коэффициентов, помимо коэффициентов роста отдельных районов учитывает также и коэффициент роста для всего города. Он не сложен для расчетов, но позволяет получить более высокую точность прогноза. Основной недостаток метода заключается в том, что такой прогноз может значительно отличаться от окончательных корреспонденций. И это отличие будет тем больше, чем больше отличаются темпы роста отдельного района от города в целом.

Метод Фратара был разработан в начале 50-х годов прошлого столетия в США профессором Томасом Дж. Фратаром. В нем используется итерационный процесс приближения к окончательному решению. Причем результаты расчета каждого промежуточного шага являются исходными данными для последующего. Этот процесс ведется до тех пор, пока не будет достигнуто равенство между заранее определенной величиной транспортного оборота района и суммой корреспонденций, полученной в результате расчета для этого района. Метод Фратара получил наибольшее распространение среди всех экстраполяционных методов формирования матрицы корреспонденций.

В практике транспортного моделирования и планирования экстраполяционные методы широкого распространения не получили. Это связано с тем, что для проведения расчетов необходимо иметь информацию о фактических корреспонденциях между транспортными районами города. Получение же реальных данных о таких корреспонденциях является чрезвычайно трудоемкой, а часто и невыполнимой, задачей. К тому же эти методы не совсем адекватно учитывают динамику развития структуры города, что особенно важно при строительстве скоростных линий общественного транспорта или скоростных магистралей. Экстраполяционные методы, в основном, используются при низких темпах роста городов и небольших сроках прогноза – не более 5-7 лет.

Вероятностные методы формирования матрицы корреспонденций, называемые часто также синтетическими, получили наибольшее распространение в перспективном планировании развития транспорта.

Корреспонденции в этом случае определяются на основании эмпирических или теоретических зависимостей двух районов от численности их населения, количества мест приложения труда, условий поездок, размещения районов в плане города и других, подобных, факторов.

Эти методы более глубоко и полно учитывают изменения в размещении жилищных и промышленных образований, транспортной сети, в системе культурно-бытового обслуживания населения и т.д. [¹⁸]

1. Аналитический обзор существующих решений в области организации движения электротранспорта

На сегодняшний день существует множество программных продуктов, автоматизирующих некоторые операции организации движения электротранспорта. На российском рынке их насчитывается порядка десяти.

1. 1. Информационно-коммуникационная система ЕМУП ТТУ г.Екатеринбурга

Информационно-коммуникационная система ЕМУП ТТУ г.Екатеринбурга включает в себя следующие взаимосвязанные программные комплексы: «Составление расписания маршрутизированного транспорта», «Подготовка нарядов водителей и кондукторов», «Диспетчер выпуска и движение подвижной единицы», «Электронный путевой лист», «Табель учета рабочего времени водителей и кондукторов», «Путевой лист автотранспортной службы ЕМУП ТТУ», «Транспорт города Екатеринбурга» (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Вид программного модуля ЕМУП ТТУ г. Екатеринбурга

Данная система позволяет получать отчетные технико-экономические показатели о работе подвижной единицы (ПЕ), водителя и кондуктора, структурных подразделений и всего предприятия в целом. Для реализации информационно-коммуникационной системы на Web-сервере разработана единая БД, позволяющая оперативно и полно интегрировать данные из одного модуля в другой, не дублируя информацию. Данная информационно-коммуникационная система позволяет также информировать население города о работе ЕМУП ТТУ посредством интернет-сайтов транспортной сети г. Екатеринбурга [¹⁹].

1. 1. Система «РМТ»

Система «РМТ» предназначена для разработки расписаний движения наземного маршрутизированного транспорта, их хранения и коллективного использования (Рисунок 1.2).

Система ориентирована на непрограммирующего пользователя и позволяет решать следующие основные задачи:

подготовка необходимой для составления расписаний исходной информации;
разработка расписаний движения в режиме интерактивного диалога;
автоматическое формирование предварительных вариантов маршрутных расписаний;
формирование и печать выходных форм и отчетов;
ведение общегородской базы расписаний и необходимой для их разработки исходной информации.

Функциональные возможности системы РМТ:

создание и ведение на машинных носителях справочников условно-постоянной информации (сезонов, дней недели, остановок транспорта, транспортных предприятий, видов транспорта, подвижного состава, улиц, видов перевозок).
создание и ведение исходной информации для расчета расписаний маршрутизированного транспорта - паспортов маршрутов (типы рейсов, временные периоды суток, трассы маршрута по типам рейсов, длины перегонов между остановками, нормативы времени на проезд).
создание расписания движения на маршруте - в автоматическом и полуавтоматическом режиме.
редактирование, корректировка и сохранение нескольких вариантов созданного расписания движения на маршруте.
формирование базового набора выходных форм по составленному маршрутному расписанию.
формирование дополнительного набора выходных форм по расписаниям (эксплуатационные показатели на маршруте, режимы работы водителей, нормы пробегов, почасовые сводки, машинокилометры, уличные расписания, пути следования по нулевым рейсам).
ведение и использование библиотеки вариантов маршрутных расписаний (копирование, создание на основе существующих) [²⁰].

Рисунок 1.2 - Вид программного модуля системы «РМТ»

1. 1. Система «Pikas»

Система «Pikas» – предназначена для планирования, оптимизации и координации расписаний всех видов общественного транспорта по данным пассажиропотока. Система имеет уникальный графический редактор не только для составления и моделирования движения неограниченного количества маршрутов и подвижных единиц всех видов транспорта, но и для координации движения этих маршрутов в любой точке города, области, страны в любое направление. Так же есть внутренний редактор карты для установления трасс маршрутов, остановок, динамики скоростей движения между любыми точками на трассе [²¹].

1. 1. Информационная система СКАТ

Информационная система СКАТ – полноценная интеллектуальная транспортная система мониторинга и управления городским пассажирским транспортом масштаба федерального округа, республики, края, области или города.

Система предназначена для координации и контроля пассажирских перевозок на уровне государственного заказчика в трехуровневой модели управления: государственный орган управления, организатор перевозок, перевозчики.

Информационная система СКАТ базируется на современных навигационно-коммуникационных технологиях и использует данные глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS.

Пользователи СКАТ – все ключевые структуры, участвующие в процессе управления транспортным комплексом на местах: сотрудники министерств (департаментов/комитетов) в структуре органов исполнительной власти, отвечающих за функционирование транспортного комплекса, государственные и коммерческие компании-перевозчики, сервисные центры по обслуживанию бортового оборудования, пользователи единой информационно-справочной системы по маршрутам, расписаниям, транспортным средствам, точки продаж проездных карт (билетов) и банковские структуры.

СКАТ централизованно решает следующие задачи:

контроль и оперативное управление транспортными потоками;
формирование маршрутной сети;
формирование расписаний движения;
формирование отчетности;
расчет субсидий;
диспетчерское регулирование;
сбор и анализ диагностической информации о работоспособности бортового оборудования, установленного на транспортных средствах;
предоставление населению актуальной информации о движении транспорта в виде ряда социальных сервисов (мобильные приложения, табло остановочных павильонов, Интернет-портал общественного транспорта, sms-информирование и т.п.);
обеспечение безопасности на транспорте [²²].

1. 1. Автоматизация процессов с помощью АПАС

Компания «Вертикаль» разработала систему, предназначенную для автоматизации основных бизнес-процессов на пассажирском автотранспортном предприятии. Основой автоматизированной пассажирской автотранспортной системы (АПАС) является контур оперативного учета и управления. Аппаратную основу АПАС (разработка НПЦ «ЭЛВИС») составляют стационарные считывающие терминалы «Senesys RFID», устанавливаемые в контрольных точках маршрута и RFID-транспондеры, которыми оснащаются транспортные средства.

Система позволяет решить следующие задачи в работе предприятия:

создание расписания движения транспорта и предоставление пассажирам, использующим Интернет, WAP, Java (J2ME), GPRS доступ к информации о расписании движения машин и его изменениях;
учет кадровых перемещений водителей (кондукторов);
создание месячных графиков работы водителей (кондукторов) и ежедневных разнарядок;
контроль выполнения расписания движения (подсистема RFID-контроля расписания движения автотранспорта);
учет и обработка путевых листов с использованием технологии штрих-кодирования;
начисление заработной платы водителей и кондукторов за любой период времени, в том числе премий за регулярность движения на основе данных RFID-анализа;
учет подвижного парка, запчастей, агрегатов, ГСМ;
передача данных в бухгалтерский и административный контур управления предприятием [²³].

1. Обоснование необходимости разработки информационной системы

Главными недостатками существующих решений является отсутствие автоматизированного устранения конфликтов, возникающих при составлении расписания движения подвижного состава предприятия.

Так как существующие на рынке программы не в полной мере автоматизируют функции управления движением городского электротранспорта, целесообразна разработка собственной системы.

Разрабатываемая система обладает преимуществами существующих разработок, а также способна в режиме автоматизации устранять конфликты, корректируя расписание каждой единицы электротранспорта, уже при составлении расписания, а не после составления расписания как это осуществляется на данный момент. Основным же достоинством разрабатываемой системы является способность устранять конфликты в режиме автоматизации, а не вручную, как это происходит на сегодняшний день. Также система будет позволять составлять следующие документы: «шахматка», «баланс», «наряд». Все это позволит оптимизировать работу службы движения.

1. Выводы по разделу

В данном разделе был выполнен анализ предприятий городского электротранспорта. Проведен анализ существующих решений в области организации движения электротранспорта. Все существующие решения в этой области обладают низкой функциональностью, и главным их недостатком является отсутствие возможности составление расписания движения электротранспорта с учетом конфликтных точек. Это в свою очередь сказывается на эффективности работы предприятий городского электротранспорта.

Целью дипломного проектирования является разработка информационной системы для оптимизации работы городского электротранспорта.

Задачи для достижения поставленной цели по дипломному проектированию:

Выполнить анализ системы общественного транспорта;
Разработать структуру и определить состав информационной системы;
Разработать базу данных и интерфейсные формы информационной системы;
Выполнить программную реализацию алгоритма составления расписания;
Провести анализ информационной безопасности и оценить экономическую эффективность от внедрения информационной системы.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
1. Система общественного транспорта и информационное взаимодействие модулей системы

Система общественного транспорта может быть представлена в виде взаимодействия трех подсистем: инфраструктура города, транспорт и пассажиры. В подсистему транспорта включены остановки, жилые районы, места притяжения и улично-дорожную сеть. Подсистема транспорта включает в себя различные виды транспорта.

На рисунке 2.1 рассмотрена система общественного транспорта.

Рисунок 2.1 – Система общественного транспорта.

Далее была разработана схема информационного взаимодействия модулей системы (Рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Информационное взаимодействие модулей системы.

1. Функциональное моделирование службы движения с использованием методологии IDEF

IDEF — методологии семейства ICAM (Integrated Computer-Aided Manufacturing) для решения задач моделирования сложных систем, позволяет отображать и анализировать модели деятельности широкого спектра сложных систем в различных разрезах. При этом широта и глубина обследования процессов в системе определяется самим разработчиком, что позволяет не перегружать создаваемую модель излишними данными.

IDEF — методологии создавались в рамках предложенной ВВС США программы компьютеризации промышленности — ICAM, в ходе реализации которой выявилась потребность в разработке методов анализа процессов взаимодействия в производственных (промышленных) системах. Принципиальным требованием при разработке рассматриваемого семейства методологий была возможность эффективного обмена информацией между всеми специалистами — участниками программы ICAM [²⁴].

1. 1. IDEF0

IDEF0 - методология функционального моделирования. С помощью наглядного графического языка IDEF0, изучаемая система предстает перед разработчиками и аналитиками в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков - в терминах IDEF0). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы [²⁵]. Методологию IDEF0 можно считать следующим этапом развития хорошо известного графического языка описания функциональных систем SADT (Structured Analysis and Design Technique).

В IDEF0 реализованы три базовых принципа моделирования процессов:

принцип функциональной декомпозиции;
принцип ограничения сложности;
принцип контекста.

Принцип функциональной декомпозиции представляет собой способ моделирования типовой ситуации, когда любое действие, операция, функция могут быть разбиты (декомпозированы) на более простые действия, операции, функции.

Принцип ограничения сложности. При работе с IDEF0 диаграммами существенным является условие их разборчивости и удобочитаемости. Суть принципа ограничения сложности состоит в том, что количество блоков на диаграмме должно быть не менее двух и не более шести. Соблюдение этого принципа приводит к тому, что процессы, представленные в виде IDEF0 модели, хорошо структурированы, понятны и легко поддаются анализу.

Принцип контекстной диаграммы. Моделирование делового процесса начинается с построения контекстной диаграммы. На этой диаграмме отображается только один блок - главная бизнес-функция моделируемой системы [²⁶].

Функциональная модель службы движения представлена на рис. 2.3.

Рисунок 2.3 – Функциональная модель работы службы движения 1-го уровня.

Далее модель разбита на 2 основных процесса (Рисунок 2.4):

оптимизация трамвайного парка;
оптимизация работы водителей и кондукторов.

Рисунок 2.4 – Функциональная модель работы службы движения 2-го уровня.

Далее были разбиты блоки функциональной модели работы службы движения 2-го уровня.

Функциональная модель оптимизации трамвайного парка (Рисунок 2.5):

составление станционного расписания;
составление документа «Шахматка».

Рисунок 2.5 – Функциональная модель оптимизации трамвайного парка 3-го уровня.

Функциональная модель оптимизации работы водителей и кондукторов (Рисунок 2.6):

составление водительского расписания;
составление документа «Наряд»;
составление документа «Баланс».

Рисунок 2.6 – Функциональная модель оптимизации работы водителей и кондукторов 3-го уровня.

1. 1. IDEF3

IDEF3 (англ. Integrated DEFinition for Process Description Capture Method) — методология моделирования и стандарт документирования процессов, происходящих в системе. Метод документирования технологических процессов представляет собой механизм документирования и сбора информации о процессах. IDEF3 показывает причинно-следственные связи между ситуациями и событиями в понятной эксперту форме, используя структурный метод выражения знаний о том, как функционирует система, процесс или предприятие [²⁷].

Существуют два типа диаграмм в стандарте IDEF3, представляющие описание одного и того же сценария технологического процесса в разных ракурсах:

Process Flow Description Diagrams (PFDD);
Object State Transition Network (OSTN).

Диаграммы, относящиеся к первому типу, называются диаграммами Описания Последовательности Этапов Процесса (Process Flow Description Diagrams, PFDD), а ко второму - диаграммами Состояния Объекта в и его Трансформаций Процессе (Object State Transition Network, OSTN). С помощью диаграмм PFDD документируется последовательность и описание стадий обработки детали в рамках исследуемого технологического процесса. Диаграммы OSTN используются для иллюстрации трансформаций детали, которые происходят на каждой стадии обработки [²⁸].

Диаграммы IDEF3 отображают действие в виде прямоугольника. Действия именуются с использованием глаголов или отглагольных существительных, каждому из действий присваивается уникальный идентификационный номер. Все связи в IDEF3 являются однонаправленными и организуются слева направо.

Типы связей IDEF3:

Временное предшествование (Temporal precedence), простая стрелка. Исходное действие должно завершиться, прежде чем конечное действие сможет начаться;
Объектный поток (Object flow), стрелка с двойным наконечником. Выход исходного действия является входом конечного действия. Исходное действие должно завершиться, прежде чем конечное действие сможет начаться. Наименования потоковых связей должны чётко идентифицировать объект, который передается с их помощью;
Нечеткое отношение (Relationship), пунктирная стрелка.

Завершение одного действия может инициировать начало выполнения сразу нескольких других действий, или наоборот, определенное действие может требовать завершения нескольких других действий до начала своего выполнения (ветвление процесса).

Ветвление процесса отражается с помощью специальных блоков:

"И", блок со знаком &.
"Исключающее ИЛИ" ("одно из"), блок со знаком Х.
"ИЛИ", блок со знаком О.

Если действия "И", "ИЛИ" должны выполняться синхронно, это обозначается двумя двойными вертикальными линиями внутри блока, асинхронно - одной.

Метод IDEF3 позволяет декомпозировать действие несколько раз, что обеспечивает документирование альтернативных потоков процесса в одной модели [²⁹].

Декомпозируем все процессы, представленные в функциональной модели службы движения 2-го уровня.

Блок «Формирование маршрута» был разбит на 4 процесса (Рисунок 2.7):

анализ пассажиропотока;
составление нескольких альтернативных маршрутов;
анализ составленных маршрутов;
утверждение маршрута.

Рисунок 2.7 – Декомпозиция блока «Формирование маршрута».

Далее был разбит на 3 процесса блок «Разработка станционного расписания» (Рисунок 2.8):

анализ пассажиропотока на маршруте;
анализ состояния трамваев;
составление станционного расписания.

Рисунок 2.8 – Декомпозиция блока «Разработка станционного расписания».

Следующий блок «Составление водительского расписания» был разбит на 4 процесса (Рисунок 2.9):

узнаем количество трамваев;
анализ состояния водителей;
закрепляем водителя за трамваем;
составляем водительское расписание.

Рисунок 2.9 – Декомпозиция блока «Составление водительского расписания».

Далее был декомпозирован блок «Составление шахматки» на 5 процессов (Рисунок 2.10):

выбор станционного расписания на будни;
выбор станционного расписания на выходные;
назначение резервных трамваев;
назначение трамваев на ТО;
составление документа «шахматка».

Рисунок 2.10 – Декомпозиция блока «Составление шахматки».

Следующим был декомпозирован блок «Составление баланса» (Рисунок 2.11):

анализ состояния водителей;
анализ состояния кондукторов;
выбор шахматки;
составление документа «баланс».

Рисунок 2.11 – Декомпозиция блока «Составление баланса».

Последним был разбит блок «Составление наряда» (Рисунок 2.12):

анализ состояния водителей;
анализ состояния кондукторов;
выбор шахматки;
выбор определенного дня из шахматки;
составление наряда на день.

Рисунок 2.12 – Декомпозиция блока «Составление наряда».

1. Описание модели разрабатываемой информационной системы с использованием методологии UML

UML (Unified Modeling Language) - унифицированный язык моделирования. UML – это стандартная нотация визуального моделирования программных систем, принятая консорциумом Object Managing Group (OMG) осенью 1997г., и на сегодняшний день она поддерживается многими объектно-ориентированным CASE продуктами.

Язык моделирования включает в себя:

элементы модели - фундаментальные концепции моделирования и их семантику;
нотацию - визуальное предоставление элементов моделирования;
принципы использования - правила применения элементов в рамках построения тех или иных типов моделей ИС [³⁰].

Диаграмма в UML - это графическое представление набора элементов, изображаемое чаще всего в виде связанного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Основная цель диаграмм - визуализация разрабатываемой системы с разных точек зрения. Диаграммы дают свернутое представление элементов, из которых состоит разрабатываемая система [³¹].

В рамках дипломного проекта были разработаны диаграммы деятельности, вариантов использования системы и взаимодействия.

Диаграммы состояний (statechart diagram) представляют автомат, включающий в себя состояния, переходы, события и виды действий. Эти диаграммы относятся к динамическому виду системы, особенно важна их роль при моделировании поведения интерфейса, класса или кооперации. Они заостряют внимание на поведении объекта, которое в свою очередь зависят от последовательности событий, что очень полезно при моделировании реактивных систем.

Диаграммы деятельности (activity diagram) - это частный случай диаграмм состояний. На диаграмме этого типа представляются переходы потока управления от одной деятельности к другой внутри системы. Этот вид диаграмм относится к динамическим представлениям системы, и является наиболее полезным при моделировании ее функционирования, так как отражает передачу потока управления между объектами [28].

На рисунке 2.13 представлена диаграмма деятельности.

Рисунок 2.13 – Диаграмма деятельности.

Диаграммы вариантов использования представляют собой одно из средств описания реакции системы на определенные внешние события и являются детализацией контекстных диаграмм, рассмотренных выше.

Диаграммы вариантов использования представлена на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14 – Диаграмма вариантов использования системы.

На диаграммах взаимодействия представлены связи между объектами, показаны сообщения, которыми объекты могут обмениваться. Обычно рассматриваются два частных случая это вида диаграмм: диаграммы последовательностей (sequence diagram), которые отражают временную упорядоченность сообщений, и диаграммы кооперации (collaboration diagram), на которых показана структурная организация обменивающихся сообщениями объектов. Эти виды диаграмм являются изоморфными, то есть свободно могут быть трансформированы друг в друга [28].

На рисунке 2.15 представлена диаграмма взаимодействия.

Рисунок 2.15 – Диаграмма взаимодействия.

1. Выбор и обоснование средств разработки прикладного программного обеспечения

Реализация информационной системы предполагает разработку программы на основе архитектуры клиент-сервер. В связи с этим возникает необходимость доступа к базе данных на серверной машине. В информационной системе необходимо реализовать алгоритм составления оптимального расписания с учетом конфликтных точек. Программа должна давать возможность составлять все необходимы, для организации движения, документы. Также для работы с информационной системой необходимо разработать графический интерфейс пользователя. Для реализации этих задач была выбрана среда программирования Delphi.

Delphi - императивный, структурированный, объектно-ориентированный язык программирования со строгой статической типизацией переменных. Основная область использования - написание прикладного программного обеспечения.

Первоначально носил название Object Pascal и исторически восходит к одноименному диалекту языка, разработанному в фирме Apple в 1986 году группой Ларри Теслера. Однако в настоящее время термин Object Pascal чаще всего употребляется в значении языка среды программирования Delphi. Начиная с Delphi 7, в официальных документах Borland стала использовать название Delphi для обозначения языка Object Pascal [³²].

Embarcadero Delphi - ранее Borland Delphi и CodeGear Delphi, - интегрированная среда разработки ПО для Microsoft Windows, Mac OS, iOS и Android на языке Delphi, созданная первоначально фирмой Borland и на данный момент принадлежащая и разрабатываемая Embarcadero Technologies. Embarcadero Delphi является частью пакета Embarcadero RAD Studio и поставляется в пяти редакциях: Starter, Professional, Enterprise, Ultimate и Architect. Координирующий офис Embarcadero, ответственный за разработку Delphi, находится в Торонто, тогда как сама разработка сконцентрирована главным образом в Румынии и России. В России Embarcadero представлена двумя офисами — в Санкт-Петербурге (разработка) и в Москве (маркетинг) [³³].

Изначально среда разработки Delphi была предназначена исключительно для разработки приложений Windows, затем был реализован вариант для платформ Linux (как Kylix), однако после выпуска в 2002 году Kylix 3 его разработка была прекращена, и вскоре было объявлено о поддержке Microsoft .NET, которая, в свою очередь, была прекращена с выходом Delphi 2007.

На сегодняшний день, наряду с поддержкой разработки 32 и 64-разрядных программ для Windows, реализована возможность создавать приложения для Apple Mac OS X (начиная с Embarcadero Delphi XE2), iOS (включая симулятор, начиная с XE4 посредством собственного компилятора), а также, в Delphi XE5, для Google Android (непосредственно исполняемые на ARM-процессоре).

Независимая, сторонняя реализация среды разработки проектом Lazarus (Free Pascal, компиляция в режиме совместимости с Delphi) позволяет использовать его для создания приложений на Delphi для таких платформ, как Linux, Mac OS X и Windows CE.

Также предпринимались попытки использования языка в проектах GNU (например, Notepad GNU) и написания компилятора для GCC [29].

Среда предназначена для быстрой (RAD) разработки прикладного ПО для операционных систем Windows, Mac OS X, а также IOS и Android. Благодаря уникальной совокупности простоты языка и генерации машинного кода, позволяет непосредственно, и, при желании, достаточно низкоуровнево взаимодействовать с операционной системой, а также с библиотеками, написанными на C/C++. Созданные программы не зависимы от стороннего ПО, как-то Microsoft .NET Framework, или Java Virtual Machine. Выделение и освобождение памяти контролируется в основном пользовательским кодом, что, с одной стороны, ужесточает требования к качеству кода, а с другой — делает возможным создание сложных приложений, с высокими требованиями к отзывчивости (работа в реальном времени). В кросс-компиляторах для мобильных платформ предусмотрен автоматический подсчёт ссылок на объекты, облегчающий задачу управления их временем жизни [30].

Delphi - это комбинация нескольких важнейших технологий:

высокопроизводительный компилятор в машинный код;
объектно-ориентированная модель компонент;
визуальное построение приложений из программных прототипов;
масштабируемые средства для построения баз данных.

Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре «клиент-сервер». Этот компилятор в настоящее время является самым быстрым в мире, его скорость компиляции составляет свыше 120 тысяч строк в минуту на компьютере 486DX33. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения (4GL) и в то же время обеспечивает качество кода, характерного для компилятора 3GL. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на Си или ручного написания кода (хотя это возможно).

Основной упор объектно-ориентированной модели в Delphi делается на максимальном реиспользовании кода. Это позволяет разработчикам строить приложения весьма быстро из заранее подготовленных объектов, а также дает им возможность создавать свои собственные объекты для среды Delphi. Никаких ограничений по типам объектов, которые могут создавать разработчики, не существует. Действительно, все в Delphi написано на нем же, поэтому разработчики имеют доступ к тем же объектам и инструментам, которые использовались для создания среды разработки. В результате нет никакой разницы между объектами, поставляемыми Borland или третьими фирмами, и объектами, которые вы можете создать.

Объекты БД в Delphi основаны на SQL и включают в себя полную мощь Borland Database Engine. В состав Delphi также включен Borland SQL Link, поэтому доступ к СУБД Oracle, Sybase, Informix и InterBase происходит с высокой эффективностью. Кроме того, Delphi включает в себя локальный сервер Interbase для того, чтобы можно было разработать расширяемые на любые внешние SQL-сервера приложения в офлайновом режиме [³⁴].

Веские причины для использования Delphi:

может компилировать в один исполняемый, упрощая распределение и сокращение вопросов с разными DLL;
VCL и сторонние компоненты, как правило, доступны с полным исходным кодом;
мощный и быстрый оптимизирующий компилятор;
из одного исходного кода получаются отличные машинные коды для разных ОС;
поддержка новейших технологий и стандартов;
хорошее знание языка программирования Delphi [³⁵].

Для быстрого и удобного доступа к базе данных MySQL используется библиотека компонентов MySQL Data Access Components. Также эта библиотека позволяет отказаться от инсталляции других средств доступа к данным для работы с готовой информационной системой.

MySQL Data Access Components (MyDAC) библиотека компонентов для обеспечения прямого доступа к MySQL серверу баз данных для Delphi, Delphi for .NET, C++Builder, Kylix и Free Pascal.

MyDAC непосредственно соединяется с MySQL сервером или работает через MySQL клиентскую библиотеку. MyDAC библиотека библиотека предназначена для помощи программистам в быстрой и чистой разработке MySQL приложений баз данных.

MyDAC - это полная замена для стандартных решений, обеспечивающих связь с MySQL и представление эффективной альтернативы в доступе к MySQL для Borland Database Engine.

MySQL Data Access Components подразделяется на 3 издания: MyDAC Standard Edition, MyDAC Professional Edition и MyDAC Developer Edition.

MyDAC Standard Edition включает основные MyDAC компоненты обеспечивающие связь и MyDAC Migration Wizard. MyDAC Standard Edition - это рентабельное решение для разработчиков приложений баз данных, которые ищут полное высокоэффективное обеспечение связи с MySQL.

MyDAC Professional Edition предоставляет полную мощь MyDAC, расширяя MyDAC Standard Edition поддержкой для MySQL-специфических возможностей и особенностями управления набором данным.

MyDAC Developer Edition - это пакет из MyDAC Professional Edition с MySQL Developer Tools, расширенным дополнением для разработки MySQL баз данных и администрирования.

Возможности программы:

прямой доступ к данным сервера без использования клиентской библиотеки. Не требуется инсталляции других средств доступа к данным (таких как BDE и ODBC);
доступны VCL, VCL.NET, и CLX версии библиотек;
полная поддержка последних версий MySQL Server;
поддержка для всех типов данных MySQL Server;
отключенная модель с автоматическим управлением связи для работы с данными в автономном режиме;
все типы локальной сортировки и фильтрации, включая поля для поиска и вычислений;
автоматическое обновление данных с помощью компонентов TMyQuery, TMyTable, и TMyStoredProc;
поддержка уникода;
поддержка многих MySQL-специфических особенностей, таких как блокировка, SET и ENUM типы;
расширенное выполнение сценария при помощи компонента TMyScript
поддержка для использования макрос в SQL;
интеграция с MySQL Developer Tools для выполнения расширенной разработки баз данных и задач администрирования;
простая миграция из BDE с помощью Migration Wizard;
использование Professional Edition of Delphi и C++Builder для разработки приложений клиент/сервер;
включает ежегодную MyDAC подписку с приоритетной поддержкой;
лицензирование осуществляется для разработчика, для команды, или для организации [³⁶].

1. Создание логической модели данных

Логическая модель описывает понятия предметной области, их взаимосвязь, а также ограничения на данные, налагаемые предметной областью.

Логическая модель данных является начальным прототипом будущей базы данных. Логическая модель строится в терминах информационных единиц, но без привязки к конкретной СУБД. Более того, логическая модель данных необязательно должна быть выражена средствами именно реляционной модели данных [³⁷].

Моделирование всех основных процессов службы движения позволило выявить основные сущности для построения логической модели данных (Рисунок 2.16)

Рисунок 2.16 – Логическая модель данных.

1. Создание физической модели данных

Физическая модель данных описывает данные средствами конкретной СУБД. Отношения, разработанные на стадии формирования логической модели данных, преобразуются в таблицы, атрибуты становятся столбцами таблиц, для ключевых атрибутов создаются уникальные индексы, домены преображаются в типы данных, принятые в конкретной СУБД.

Ограничения, имеющиеся в логической модели данных, реализуются различными средствами СУБД, например, при помощи индексов, декларативных ограничений целостности, триггеров, хранимых процедур. При этом опять-таки решения, принятые на уровне логического моделирования определяют некоторые границы, в пределах которых можно развивать физическую модель данных. Точно также, в пределах этих границ можно принимать различные решения. Например, отношения, содержащиеся в логической модели данных, должны быть преобразованы в таблицы, но для каждой таблицы можно дополнительно объявить различные индексы, повышающие скорость обращения к данным. Многое тут зависит от конкретной СУБД [34].

Из ранее созданной логической модели была реализована физическая модель данных.

Физическая модель данных состоит из следующих таблиц:

Остановки – таблица, содержащая информацию о существующих остановках (Таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Остановки

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код	Mediumint	9	Да	Да
Наименование	Char	50	Нет	Да
Конфликт	Bit	1	Нет	Нет

Время прохождения отрезков – таблица, содержащая информацию о времени прохождения отрезков между остановками (Таблица 2.2).

Таблица 2.2 – Время прохождения отрезков

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Остановка1	Mediumint	9	Да	Да
Остановка2	Mediumint	9	Да	Да
Время	Time	-	Нет	Да

Остановки маршрута – таблица, содержащая информацию об остановках, которые составляют маршрут (Таблица 2.3).

Таблица 2.3 – Остановки маршрута

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Номер	Tinyint	4	Да	Да
Код остановки	Mediumint	9	Да	Да
Код маршрута	Tinyint	4	Да	Да

Остановки нулевого рейса «А» – таблица, содержащая информацию об остановках, которые составляют нулевой рейс маршрута идущего в пункт «А» (Таблица 2.4).

Таблица 2.4 – Остановки нулевого рейса «А»

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Номер	Tinyint	4	Да	Да
Код остановки	Mediumint	9	Да	Да
Код нулевого рейса	Bigint	4	Да	Да

Остановки нулевого рейса «В» – таблица, содержащая информацию об остановках, которые составляют нулевой рейс маршрута идущего в пункт «В» (Таблица 2.5).

Таблица 2.5 – Остановки нулевого рейса «В»

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Номер	Tinyint	4	Да	Да
Код остановки	Mediumint	9	Да	Да
Код нулевого рейса	Bigint	4	Да	Да

Направления движения – таблица, содержащая информацию о направлении движения на определенном участке (Таблица 2.6).

Таблица 2.6 – Направления движения

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код предыдущей	Mediumint	9	Да	Да
Код текущей	Mediumint	9	Да	Да
Код следующей	Mediumint	9	Да	Да
Направление	Bit	1	Нет	Да

Остановки, видимые в расписании – таблица, содержащая информацию о дополнительных остановках, видимых в основном расписании (Таблица 2.7).

Таблица 2.7 – Остановки, видимые в расписании

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код маршрута	Tinyint	4	Да	Да
Код остановки	Mediumint	9	Да	Да

Смена маршрута – таблица, содержащая информацию о смене маршрута определенного трамвая, временной интервал замены (Таблица 2.8).

Таблица 2.8 – Смена маршрута

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код расписания	Bigint	20	Да	Да
Номер маршрута1	Tinyint	4	Да	Да
Трамвай	Varchar	3	Да	Да
Номер маршрута2	Tinyint	4	Нет	Да
Остановка	Mediumint	9	Нет	Да
Направление	Varchar	1	Нет	Да
ОстановкаО	Mediumint	9	Нет	Да
НаправлениеО	Varchar	1	Нет	Да
Время1	Time	-	Да	Да
Время2	Time	-	Да	Да
Выезд	Varchar	1	Нет	Нет
Нулевой рейс выезд	Bigint	20	Нет	Нет
Заезд	Varchar	1	Нет	Нет
Нулевой рейс заезд	Bigint	20	Нет	Нет

Маршрут – таблица, содержащая информацию о маршруте (Таблица 2.9).

Таблица 2.9 – Маршрут

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Номер	Tinyint	4	Да	Да
Конечная «А»	Mediumint	9	Нет	Да
Конечная «В»	Mediumint	9	Нет	Да
Оборотный рейс	Time	-	Нет	Да
Перерыв в «А»	Time	-	Нет	Да
Перерыв в «В»	Time	-	Нет	Да
Смена	Mediumint	9	Нет	Да

Нулевой рейс «А» – таблица, содержащая информацию о нулевом рейсе маршрута идущего в пункт «А» (Таблица 2.10).

Таблица 2.10 – Нулевого рейс «А»

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код	Bigint	20	Да	Да
Код маршрута	Tinyint	4	Нет	Да
Наименование	Varchar	50	Нет	Да
Время	Time	-	Нет	Да

Нулевой рейс «В» – таблица, содержащая информацию о нулевом рейсе маршрута идущего в пункт «В» (Таблица 2.11).

Таблица 2.11 – Нулевого рейс «В»

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код	Bigint	20	Да	Да
Код маршрута	Tinyint	4	Нет	Да
Наименование	Varchar	50	Нет	Да
Время	Time	-	Нет	Да

Маршруты расписания – таблица, содержащая информацию о всех маршрутах включенных в расписание (Таблица 2.12).

Таблица 2.12 – Маршруты расписания

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код расписания	Bigint	20	Да	Да
Код маршрута	Tinyint	4	Да	Да
Количество трамваев	Tinyint	4	Нет	Да
Интенсивность	Time	-	Нет	Да
Начало	Time	-	Нет	Да
Конец	Time	-	Нет	Да
Обед	Time	-	Нет	Да
Нулевой рейс «А»	Bigint	4	Нет	Да
Нулевой рейс «В»	Bigint	4	Нет	Да

Дни недели – таблица, содержащая информацию о днях недели (Таблица 2.13).

Таблица 2.13 – Дни недели

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код	Tinyint	4	Да	Да
День	Char	12	Нет	Да

Расписание – таблица, содержащая информацию о составленном расписании (Таблица 2.14).

Таблица 2.14 – Расписание

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код расписания	Bigint	20	Да	Да
День	Tinyint	4	Нет	Да
Наименование	Char	30	Нет	Да
Файл	Longblob	-	Нет	Да

Должность – таблица, содержащая информацию о существующих должностях на предприятии (Таблица 2.15).

Таблица 2.15 – Должность

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код	Int	11	Да	Да
Должность	Char	50	Нет	Да

Сотрудники – таблица, содержащая информацию о рабочем персонале предприятия (Таблица 2.16).

Таблица 2.16 – Сотрудники

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Табельный номер	Int	11	Да	Да
ФИО	Varchar	25	Нет	Да
Должность	Int	11	Нет	Да

Вагоны – таблица, содержащая информацию о подвижном составе предприятия (Таблица 2.17).

Таблица 2.17 – Вагоны

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Номер	Char	4	Да	Да
Вместимость	Float	-	Нет	Да
Год	Int	11	Нет	Да
Код	Int	11	Нет	Да

Расписания шахматки – таблица, содержащая информацию о расписаниях включенных в шахматку (Таблица 2.18).

Таблица 2.18 – Расписания шахматки

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код расписания	Bigint	20	Да	Да
Код месяца	Int	2	Да	Да
Код года	Int	4	Да	Да

Шахматка – таблица, содержащая информацию о вагонах и маршрутах на которых они работают в разные дни (Таблица 2.19).

Таблица 2.19 – Шахматка

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Код месяца	Mediumint	9	Да	Да
Код года	Time	-	Нет	Да
Исполнитель	Int	11	Нет	Да
Согласовано	Int	11	Нет	Да

Наряд – таблица, содержащая информацию о вагонах, рабочих и их временя работы за день (Таблица 2.20).

Таблица 2.20 – Наряд

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Месяц	Int	11	Да	Да
Год	Int	11	Да	Да
День	Int	11	Да	Да
Исполнитель1	Int	11	Нет	Да
Согласовано1	Int	11	Нет	Да
Исполнитель2	Int	11	Нет	Нет
Согласовано2	Int	11	Нет	Нет
Файл	Longblob	-	Нет	Да

Баланс – таблица, содержащая информацию о времени работы трамвая и рабочих за месяц (Таблица 2.21).

Таблица 2.21 – Баланс

Атрибут	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ	Обязательное поле
Месяц	Int	11	Да	Да
Год	Int	11	Да	Да
Исполнитель	Int	11	Нет	Да
Согласовано	Int	11	Нет	Да
Файл	Longblob	-	Нет	Да

1. Выбор системы управления базой данных

Информационная система проектируется на клиент-серверной архитектуре. Это подразумевает, что база данных будет храниться на серверной машине, и клиенты будут подключаться к ней удаленно. Поэтому должна быть реализовано удаленное подключение к базе данных. Необходимо разграничить пользователей по привилегиям и установить парольную защиту. Также в базе данных предполагается выполнение SQL запросов на выборку, сортировку информации. В связи с этим система управления базой данных должна работать с SQL запросами. Все эти требования выполняет СУБД MySQL.

MySQL - свободная реляционная система управления базами данных. Разработку и поддержку MySQL осуществляет корпорация Oracle, получившая права на торговую марку вместе с поглощённой Sun Microsystems, которая ранее приобрела шведскую компанию MySQL AB. Продукт распространяется как под GNU General Public License, так и под собственной коммерческой лицензией. Помимо этого, разработчики создают функциональность по заказу лицензионных пользователей. Именно благодаря такому заказу почти в самых ранних версиях появился механизм репликации.

MySQL возникла как попытка применить mSQL к собственным разработкам компании: таблицам, для которых использовались ISAM — подпрограммы низкого уровня. В результате был выработан новый SQL-интерфейс, но API-интерфейс остался в наследство от mSQL.

MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверов WAMP, AppServ, LAMP и в портативные сборки серверов Денвер, XAMPP, VertrigoServ. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.

Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого количества типов таблиц: пользователи могут выбрать как таблицы типа MyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL-лицензированию, в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц [³⁸].

Основные преимущества пакета MySQL.

многопоточность (поддержка нескольких одновременных запросов);
оптимизация связей с присоединением многих данных за один проход;
записи фиксированной и переменной длины;
ODBC драйвер в комплекте с исходником;
гибкая система привилегий и паролей;
до 16 ключей в таблице, каждый ключ может иметь до 15 полей;
поддержка ключевых полей и специальных полей в операторе CREATE;
поддержка чисел длинной от 1 до 4 байт (ints, float, double, fixed), строк переменной длины и меток времени;
интерфейс с языками C и perl;
основанная на потоках, быстрая система памяти;
утилита проверки и ремонта таблицы (isamchk);
все данные хранятся в формате ISO8859-1;
все операции работы со строками не обращают внимания на регистр символов в обрабатываемых строках;
псевдонимы применимы как к таблицам, так и к отдельным колонкам в таблице;
все поля имеют значение по умолчанию, INSERT можно использовать на любом подмножестве полей;
легкость управления таблицей, включая добавление и удаление ключей и полей [³⁹].

Для установки MySQL воспользовался пакетом Денвер.

Денвер, локальный сервер (Apache, PHP, MySQL, Perl и т.д.) и программная оболочка, используемые Web-разработчиками для разработки сайтов на «домашней» (локальной) Windows-машине без необходимости выхода в Интернет. Главная особенность Денвера — удобство при удаленной работе сразу над несколькими независимыми проектами и возможность размещения на Flash-накопителе.

Отличительной особенностью Денвера является его полная автономность. Она заключается в следующем.

Денвер устанавливается в один-единственный каталог и вне его ничего не изменяет, не пишет файлы в Windows-директорию и не заносит данные в реестр;
никакие «сервисы» NT/2000 не «прописываются», если вы запустили Денвер, то он работает, если завершили - то перестает работать, не оставляя после себя следов;
системе не нужен деинсталлятор - достаточно просто удалить каталог;
установив Денвер однажды, вы можете затем просто переписывать его на другие машины;
все конфигурирование и настройка под конкретную машину происходит автоматически [⁴⁰].

Для удобства создания и управления базой данных в MySQL воспользовался программой SQLyog.

SQLyog - это графический интерфейс пользователя для популярной системы реляционных баз данных MySQL. Программа создана компанией Webyog Softworks Pvt. Ltd., располагающейся в Бангалоре [⁴¹].

Основные характеристики SQLyog:

полная поддержка Unicode/UTF8;
высокая производительность для пользователей и разработчиков;
создание/перетаскивание/анализ таблиц;
редактор запросов и редактор результатов;
исполнение различных запросов, исполнение многопоточных, возможность паузы длительных запросов;
просмотр данных в режиме решетки/текста;
экспорт данных и результатов в CSV/XML/HTML/Excel;
полная поддержка версий с 3.23.38 до последней 5.x;
восстановление и импорт больших SQL таблиц;
управление пользователями;
управление связанными MySQL;
менеджер подключений;
управление связями и вторичными ключами;
диагностика таблиц;
создание/перетаскивание баз данных;
минимальное использование реестра [⁴²].

1. Реализация базы данных

Реализация базы данных осуществляется в СУБД MySQL. Далее приставлен физический вид всех таблиц базы данных (Рисунки 2.17-2.37).

Ostanovka – таблица, содержащая информацию о существующих остановках (Рисунок 2.17).

Рисунок 2.17 – Таблица «ostanovka».

Rast – таблица, содержащая информацию о времени прохождения отрезков между остановками (Рисунок 2.18).

Рисунок 2.18 – Таблица «rast».

Marshost – таблица, содержащая информацию об остановках, которые составляют маршрут (Рисунок 2.19).

Рисунок 2.19 – Таблица «marshost».

Marshosta – таблица, содержащая информацию об остановках, которые составляют нулевой рейс маршрута идущего в пункт «А» (Рисунок 2.20).

Рисунок 2.20 – Таблица «marshosta».

Marshostb – таблица, содержащая информацию об остановках, которые составляют нулевой рейс маршрута идущего в пункт «В» (Рисунок 2.21).

Рисунок 2.21 – Таблица «marshostb».

Perek – таблица, содержащая информацию о направлении движения на определенном участке (Рисунок 2.22).

Рисунок 2.22 – Таблица «perek».

Ostraspis – таблица, содержащая информацию о дополнительных остановках, видимых в основном расписании (Рисунок 2.23).

Рисунок 2.23 – Таблица «ostraspis».

Smenamarsh – таблица, содержащая информацию о смене маршрута определенного трамвая, временной интервал замены (Рисунок 2.24).

Рисунок 2.24 – Таблица «smenamarsh».

Marshrut – таблица, содержащая информацию о маршруте (Рисунок 2.25).

Рисунок 2.25 – Таблица «marshrut».

Nula – таблица, содержащая информацию о нулевом рейсе маршрута идущего в пункт «А» (Рисунок 2.26).

Рисунок 2.26 – Таблица «nula».

Nulb – таблица, содержащая информацию о нулевом рейсе маршрута идущего в пункт «В» (Рисунок 2.27).

Рисунок 2.27 – Таблица «nulb».

Raspismarsh – таблица, содержащая информацию о всех маршрутах включенных в расписание (Рисунок 2.28).

Рисунок 2.28 – Таблица «raspismarsh».

Raspisanie – таблица, содержащая информацию о составленном расписании (Рисунок 2.29).

Рисунок 2.29 – Таблица «raspisanie».

Dni – таблица, содержащая информацию о днях недели (Рисунок 2.30).

Рисунок 2.30 – Таблица «dni».

Doljnost – таблица, содержащая информацию о существующих должностях на предприятии (Рисунок 2.31).

Рисунок 2.31 – Таблица «doljnost».

Sotrudniki – таблица, содержащая информацию о рабочем персонале предприятия (Рисунок 2.32).

Рисунок 2.32 – Таблица «sotrudniki».

Vagon – таблица, содержащая информацию о подвижном составе предприятия (Рисунок 2.33).

Рисунок 2.33 – Таблица «vagon».

Raspshah – таблица, содержащая информацию о расписаниях включенных в шахматку (Рисунок 2.34).

Рисунок 2.34 – Таблица «raspshah».

Shahmatka – таблица, содержащая информацию о вагонах и маршрутах на которых они работают в разные дни (Рисунок 2.35).

Рисунок 2.35 – Таблица «shahmatka».

Narad – таблица, содержащая информацию о вагонах, рабочих и их временя работы за день (Рисунок 2.36).

Рисунок 2.36 – Таблица «narad».

Balans – таблица, содержащая информацию о времени работы трамвая и рабочих за месяц (Рисунок 2.37).

Рисунок 2.37 – Таблица «balans».

1. Выводы по разделу

В данном разделе была построена схема системы общественного транспорта и информационного взаимодействия модулей системы, проводилось функциональное моделирование службы движения с использованием методологии IDEF0 и IDEF3. Также была описана модель функционирования разрабатываемой системы с помощью UML диаграмм. В разделе приводится обоснование выбора в качестве средства разработки программного продукта Delphi и в качестве СУБД MySQL. Была разработана логическая и физическая модели данных, на основе которых реализована база данных разрабатываемой информационной системы.

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
1. Структура информационной системы

Структуру информационной системы - составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.

Была разработана интеллектуальная информационная система для оптимизации работы электротранспорта (Рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Структура информационной системы.

Сбор данных осуществляется программой АвтоГРАФ. Данные поступают для хранения в базу данных реализованную в MySQL. Далее данные из базы данных поступают для анализа в программу Statistica. По результатам анализа вырабатываются определенные решения, которые сохраняются в базу данных. Также эти решения являются входными данными для информационной системы, которая позволяет составить оптимальное расписание. Сама же информационная система реализована в программе Delphi.

1. Описание программных форм
  1. Настройка подключения

Окно «Настройка подключения» (Рисунок 3.2) позволяет получить доступ к базе данных программы. В этом окне вводится IP-адрес сервера с базой данных и имя базы данных. Если база данных находится на том же компьютере, где запускается программа, то в поле IP-адреса можно ввести localhost.

Рисунок 3.2 – Окно «Настройка подключения».

1. 1. Авторизация

Окно «Авторизация» (Рисунок 3.3) необходимо для безопасного использования программы. В этом окне необходимо ввести имя пользователя и пароль. Если введены корректные данные, то программа продолжит работу, иначе выйдет сообщение об ошибке (Рисунок 3.4). В случаи нажатия кнопки «Отмена» программа завершит свою работу.

Рисунок 3.3 – Окно «Авторизация».

1. 1. Главная форма программы

На главной форме программы (Рисунок 3.4) отображается весть список созданных расписаний.

Рисунок 3.4 – Главная форма программы.

Отображаются созданные расписания, при нажатии на определенное расписание обновляется столбец под цифрой 2. Если нажать правой кнопкой в данной области всплывает контекстное меню с тремя пунктами «Создать», «Редактировать» и «Удалить».
Отображаются маршруты для выбранного расписания, при нажатии на определенный маршрут в окне под цифрой 3 отображается расписание выбранного маршрута. Если нажать правой кнопкой в данной области всплывает контекстное меню с тремя пунктами «Создать», «Редактировать» и «Удалить».
Окно отображения расписания выбранного маршрута.

1. 1. Главное меню программы

Главное меню программы содержит два пункта «Файл» и «Справочники». В пункте «Файл» (Рисунок 3.5) перечислен весь функционал программы. Пункт «Справочники» (Рисунок 3.6) содержит все необходимые справочники.

Рисунок 3.5 – Главное меню → Файл.

Рисунок 3.6 – Главное меню → Справочники.

1. 1. Остановки

Окно «Остановки» (Рисунок 3.7) позволяет осуществить просмотр существующих остановок. Эта форма также позволяет добавлять, изменять, а также удалять остановки.

Рисунок 3.7 – Окно «Остановки».

Если остановка является конфликтной точкой, то необходимо настроить направления движения, для этого необходимо нажать кнопку «Настроить» в результате чего откроется окно «Настройка направления» (Рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 – Окно «Настройка направления».

В форме «Настройка направления» настраивается прямое и обратное направление. Для этого необходимо выбрать предыдущую и следующую остановку и нажать кнопку «Добавить». Для удаления направления движения необходимо нажать кнопку «Удалить».

1. 1. Время прохождения отрезков

Окно «Время прохождения отрезков» (Рисунок 3.9) содержит информацию о времени прохождения отрезков и расстояния между остановками. Форма позволяет добавлять, изменять и удалять отрезки.

Рисунок 3.9 – Окно «Время прохождения отрезков».

1. 1. Маршруты

Окно «Маршруты» (Рисунок 3.10) позволяет осуществить просмотр всех маршрутов. Также эта форма позволяет добавить, изменить или удалить маршруты.

Рисунок 3.10 – Окно «Маршруты».

При нажатии кнопки «Добавить» или «Изменить» открывается окно «Работа с маршрутом» (Рисунок 3.11).

Рисунок 3.11 – Окно «Работа с маршрутом».

Форма «Работа с маршрутом» позволяет настроить следующие параметры: номер маршрута, конечные остановки (пункт А и пункт В), время перерыва в пунктах А и В, остановка смены и обеда. Остановки маршрута заполняются в порядке их следования от пункта А до пункта В и обратно. Аналогично заполняются нулевые рейсы в пункт А и В изначально задав им имена. Время и пробег основного маршрута и нулевых рейсов высчитывается автоматически исходя из добавленных остановок.

В станционном расписании, составленном для маршрута, отображаются только пункты А и В. Если есть необходимость отображения и других остановок, то необходимо их добавить в список во вкладке «Доп. ост. видимые в расписании».

1. 1. Трамваи

Форма «Трамваи» (Рисунок 3.12) отображает весть перечень трамваев. В этой форме можно добавить, удалить и изменить трамваи.

Рисунок 3.12 – Окно «Трамваи».

При двойном нажатии на трамвай, появляется окно (Рисунок 3.13), с помощью которого можно изменять месторасположения трамвая. Это необходимо для составления документа «Шахматка», где будет определяться, в каких рейсах будут трамваи.

Рисунок 3.13 – Окно изменения месторасположения трамвая.

1. 1. Должности

Окно «Должности» (Рисунок 3.14) содержит информацию о должностях, позволяет добавить, удалить и изменить должности.

Рисунок 3.14 – Окно «Должности».

1. 1. Сотрудники

Форма «Сотрудники» (Рисунок 3.15) содержит информацию о сотрудниках предприятия. Форма позволяет добавлять, удалять и изменять сотрудников. Каждая запись в этой форме содержит информацию о табельном номере, фамилии, и должности сотрудника.

Рисунок 3.15 – Окно «Сотрудники».

1. 1. Расписание

Форма «Расписание» (Рисунок 3.16) позволяет создавать и редактировать расписание. Эта форма содержит информацию о наименовании и дне, для которого создано расписание.

Рисунок 3.16 – Окно «Расписание».

1. 1. Расписание маршрута

Форма «Расписание маршрута» (Рисунок 3.17) позволяет создавать, редактировать маршрутные расписания. Это форма содержит информацию о количестве трамваев и график их работы на определенном маршруте.

Рисунок 3.17 – Окно «Расписание».

В этой форме необходимо указать:

нулевой рейс А – указывается нулевой рейс до пункта А для этого маршрута;
нулевой рейс В – указывается нулевой рейс до пункта В для этого маршрута;
далее можно произвести одно из двух действий:

либо ввести количество трамваев на маршруте, тогда автоматически будет произведен расчет интенсивности;
либо наоборот;

время начала – время для начала работы первого трамвая на маршруте;
время окончания – время для окончания работы последнего трамвая на маршруте.

После этих действий формируется расписание кнопкой «Сформировать».

Далее необходимо ввести номера трамваев. Первая цифра трамвая указывает на режим работы:

1 – 12-часовые поезда (односменные);
2 – двухсменные поезда;
9 – разрывные поезда;
4 – поезда со сменным маршрутом (они могут быть всех вышеперечисленных типов);

У двухсменных и поездов со сменным маршрутом можно ставить смену. Для этого необходимо выбрать ячейку левой кнопкой мыши, и далее, вызвав контекстное меню поставить смену. Выбранная ячейка окрасится серым цветом.

У разрывных поездов можно ставить разрывы, для этого необходимо выбрать ячейку левой кнопкой мыши, и далее, вызвав контекстное меню нажать «Очистить» или нажать кнопку Delete на клавиатуре.

У всех поездов можно ставить обеды, для этого необходимо выделить ячейку и вызвав контекстное меню, выбрать обед. Выбранная ячейка окрасится пурпурным цветом, а расписание этого трамвая после обеда сдвинется на разницу обеденного времени.

Для замены маршрута у поездов со сменным маршрутом после ввода номера трамвая, нужно сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши по номеру трамвая, после чего откроется окно «Смена маршрута» (Рисунок 3.18).

Рисунок 3.18 – Окно «Смена маршрута».

В этой форме необходимо указать номер маршрута, остановку замены, остановку обратной замены, направления движения и временной промежуток замены. Также есть возможность выбора нулевых рейсов, если замена осуществляется на остановке нулевого рейса заменяемого маршрута. При закрытии формы расписание трамвая, у которого осуществляется замена, автоматически пересчитывается. Временной интервал расписания трамвая, где осуществлена заменена на другой маршрут, окрашивается синим цветом.

Для сохранения расписания необходимо нажать кнопку «Сохранить». При сохранении расписания автоматически формируется водительское расписание для каждого трамвая, а также таблицы для конфликтных остановок, с временами прибытия в них всех трамваев создаваемого маршрута.

После составления всем маршрутам расписаний, осуществляется автоматическая раздвижка трамваев. Раздвижка – это устранение конфликтных ситуаций возникающих между трамваями, ездящими по разным маршрутам. После чего составление расписание закончено.

1. 1. Шахматка

Окно «Шахматка» (Рисунок 3.19) позволяет составить и изменить документ «Шахматка», на определенный месяц.

«Шахматка» отображает весь перечень трамваев, распределенных по разным маршрутам и дням недели. Также документ отображает перечень трамваев заезжающих на технический осмотр.

Рисунок 3.19 – Окно «Шахматка».

В этой форме необходимо выбрать месяц и год. Если шахматка уже была создана, то она автоматически откроется.

Для составления шахматки необходимо выбрать расписания для будних и выходных дней и нажать кнопку «Составить». Если будет выбраны два расписания, то для будней и выходных будут разный список трамваев. Если же выбрано только одно расписание, то список трамваев для будней и выходных будет один и тот же. Синим цветом будут закрашены столбцы выходных дней. Их можно убрать или добавить другие поставив или убрав флажки в первой строчке в нужном столбце. Также можно назначить трамваи проходящие технический осмотр. Для этого необходимо поставить флажок в первом столбце у нужного трамвая. Эти трамваи будут окрашены зеленый цвет. Порядок трамваев можно менять с помощью кнопок со стрелками возле кнопки «Печать». Также в этой форме необходимо указать исполнителя и ответственного лица.

Для сохранения шахматки необходимо нажать кнопку «Сохранить».

Печать осуществляется с помощью кнопки «Печать».

1. 1. Баланс

Окно «Баланс» (Рисунок 3.20) позволяет составить и изменить документ «Баланс», на определенный месяц.

«Баланс» содержит информацию о времени работы, количестве смен для каждого трамвая и водителя. Вся эта информация расписана на месяц с учетом графика работы.

Рисунок 3.20 – Окно «Баланс».

В этой форме необходимо выбрать месяц и год. Если документ «Баланс» на выбранный месяц и год уже был создан, то он автоматически откроется.

Для составления документа «Баланс» необходимо нажать кнопку «Составить». Баланс автоматически рассчитается. Столбцы выходных дней окрашены в синий цвет. Далее необходимо выбрать водителей нажатием двойным щелчком левой кнопки мыши по нужному трамваю. Откроется форма «Выбор» (Рисунок 3.21).

Рисунок 3.21 – Окно «Выбор».

В окне «Выбор» необходимо выбрать должность, табельный номер и фамилию сотрудники и нажать «ОК». Для отмены нажать кнопку «Отмена».

Для перемещения смен водителей необходимо нажать на кнопки со стрелками, которые находятся возле кнопки «Печать».

Далее следует выбрать исполнителя и ответственного лица.

Сохранение составленного документа «Баланс» осуществляется с помощью кнопки «Сохранить».

Для печати документа необходимо нажать кнопку «Печать».

1. 1. Наряд

Окно «Наряд» (Рисунок 3.22) позволяет составить документ «Наряд», на определенный день.

«Наряд» содержит информацию о времени работы и количестве смен для каждого трамвая, водителя и кондуктора. Также документ содержит информацию об остановке, где осуществляется смена.

Рисунок 3.22 – Окно «Наряд».

В этой форме необходимо выбрать день, на который нужно составить наряд. Если документ «Наряд» на выбранный день уже был создан, то он автоматически откроется.

Для составления документа «Наряд» необходимо нажать кнопку «Составить». Наряд автоматически рассчитается. Далее необходимо выбрать водителей и кондукторов нажатием двойным щелчком левой кнопки мыши по нужному трамваю. Откроется форма «Выбор» (Рисунок 3.21).

Далее следует выбрать исполнителей и ответственных лиц.

Для сохранения документа «Наряд» необходимо нажать кнопку «Сохранить».

Для печати документа необходимо нажать кнопку «Печать».

1. Выводы по разделу

В данном разделе разработана структура интеллектуальной информационной системы. Приведено описание модулей системы. Разработана интеллектуальная информационная система позволяющая составить оптимальное расписание с учетом конфликтных точек. Также система позволяет составлять все необходимые документы для организации движения электротранспорта. Приведено описание программных форм интеллектуальной информационной системы.

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
1. Виды информационных рисков и методы защиты от них

Информационные риски – это вероятность ущерба вследствие применения компанией или предприятием информационных технологий. Использование информационных технологий связано со всеми этапами работы с информацией в электронном виде – от создания до передачи и хранения.

К информационным рискам относятся следующие виды:

нарушение права собственности на информацию;
утрата и порчи информации;
предоставление искаженной, недостоверной информации;
создание некачественных систем обработки и хранения информации;
нарушение правил формирования и обработки информации;
несвоевременное предоставление, отказ предоставить информацию;
нарушение правил получения и предоставления информации [⁴³].

Классификация методов и средств защиты информации (Рисунок 4.1)

Рисунок 4.1 – Классификация методов и средств защиты информации.

Методы защиты информации:

Препятствие - создание на пути угрозы преграды, преодоление которой сопряжено с возникновением сложностей для злоумышленника или дестабилизирующего фактора.

Управление - оказание управляющих воздействий на элементы защищаемой системы.

Маскировка - действия над защищаемой системой или информацией, приводящие к такому их преобразованию, которое делает их недоступными для злоумышленника.

Регламентация - разработка и реализация комплекса мероприятий, создающих такие условия обработки информации, которые существенно затрудняют реализацию атак злоумышленника или воздействия других дестабилизирующих факторов.

Принуждение - метод заключается в создании условий, при которых пользователи и персонал вынуждены соблюдать условия обработки информации под угрозой ответственности (материальной, уголовной, административной)

Побуждение - метод заключается в создании условий, при которых пользователи и персонал соблюдают условия обработки информации по морально-этическим и психологическим соображениям.

Средства защиты информации:

Физические средства - механические, электрические, электромеханические, электронные, электронно-механические и т. п. устройства и системы, которые функционируют автономно, создавая различного рода препятствия на пути дестабилизирующих факторов.

Аппаратные средства - различные электронные и электронно-механические и т.п. устройства, схемно встраиваемые в аппаратуру системы обработки данных или сопрягаемые с ней специально для решения задач защиты информации.

Программные средства - специальные пакеты программ или отдельные программы, включаемые в состав программного обеспечения с целью решения задач защиты информации.

Организационные средства - организационно-технические мероприятия, специально предусматриваемые в технологии функционирования системы с целью решения задач защиты информации.

Законодательные средства - нормативно-правовые акты, с помощью которых регламентируются права и обязанности, а также устанавливается ответственность всех лиц и подразделений, имеющих отношение к функционированию системы, за нарушение правил обработки информации, следствием чего может быть нарушение ее защищенности.

Психологические (морально-этические средства) - сложившиеся в обществе или данном коллективе моральные нормы или этические правила, соблюдение которых способствует защите информации, а нарушение их приравнивается к несоблюдению правил поведения в обществе или коллективе [⁴⁴].

Существуют следующие источники угроз безопасности информационных систем:

антропогенные источники, вызванные случайными или преднамеренными действиями субъектов;
техногенные источники, приводящие к отказам и сбоям технических и программных средств из-за устаревших программных и аппаратных средств или ошибок в ПО;
стихийные источники, вызванные природными катаклизмами или форс-мажорными обстоятельствами.

Антропогенные источники угроз можно поделить на:

внутренние (воздействия со стороны сотрудников компании) и внешние (несанкционированное вмешательство посторонних лиц из внешних сетей общего назначения) источники;
непреднамеренные (случайные) и преднамеренные действия субъектов.

Для обеспечения безопасности информационных систем применяют системы защиты информации, которые представляют собой комплекс организационно-технологических мер, программно-технических средств и правовых норм, направленных на противодействие источникам угроз безопасности информации.

К средствам защиты информации от действий субъектов относятся:

средства защита информации от несанкционированного доступа;
защита информации в компьютерных сетях;
криптографическая защита информации;
электронная цифровая подпись;
защита информации от компьютерных вирусов.

Средства защиты информации от несанкционированного доступа предусматривают выполнение трех процедур: идентификация, аутентификация и авторизация.

Идентификация – это присвоение пользователю уникальных имен и кодов.

Аутентификация – это установление подлинности пользователя, представившего идентификатор. Наиболее распространенным способом аутентификации является присвоение пользователю пароля.

Авторизация – это проверка права пользователя на доступ к конкретным ресурсам и выполнение определенных операций над ними. Целью авторизации является разграничение прав доступа к сетевым и компьютерным ресурсам.

Для защиты локальных сетей компаний обычно применяются межсетевые экраны – брандмауэры (firewalls). Экран (firewall) – это средство разграничивающее доступ, которое разделяет сеть на две части локальную сеть и Интернет, и формирует набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую.

Обеспечение секретности информации осуществляется шифрованием или криптографией. Для шифрования используется алгоритм или устройство, которое реализует определенный алгоритм. Управление шифрованием осуществляется с помощью изменяющегося кода ключа.

Криптография - это очень эффективный метод, который повышает безопасность передачи данных в компьютерных сетях и при обмене информацией между удаленными компьютерами.

Для исключения возможности модификации исходного сообщения или подмены этого сообщения другим необходимо передавать сообщение вместе с электронной подписью. Электронная цифровая подпись - это последовательность символов, полученная в результате криптографического преобразования исходного сообщения с использованием закрытого ключа и позволяющая определять целостность сообщения и принадлежность его автору при помощи открытого ключа.

Также особо актуальной является защита информации от компьютерных вирусов. Для защиты от компьютерных вирусов создано множество антивирусного программного обеспечения [⁴⁵].

Массивы RAID позволяют повышать надежность хранения данных, увеличивать скорость работы с дисками и обеспечивать возможность объединения нескольких дисков в один большой диск [⁴⁶].

Самыми надёжными на сегодняшний день можно считать уровни RAID6 и RAID15.

RAID 1 имеет защиту от выхода из строя половины имеющихся аппаратных средств, обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения за счет распараллеливания запросов.

RAID 5 позволяет получить защиту от выхода из строя любого из винчестеров тома.

RAID 6 отличается от RAID 5 тем, что в каждом ряду данных имеет не один, а два блока контрольных сумм. Контрольные суммы – «многомерные», т.е. независимые друг от друга, поэтому даже отказ двух дисков в массиве позволяет сохранить исходные данные [⁴⁷].

Резервное копирование — процесс создания копии данных на носителе (жёстком диске, дискете и т. д.), предназначенном для восстановления данных в оригинальном или новом месте их расположения в случае их повреждения или разрушения. Резервное копирование необходимо для возможности быстрого и недорогого восстановления информации (документов, программ, настроек и т. д.) в случае утери рабочей копии информации по какой-либо причине [⁴⁸].

1. Расчет уровня уязвимости системы и вероятности возникновения информационных угроз

В настоящее время используются два подхода к анализу рисков - базовый и полный вариант. Выбор зависит от оценки собственниками ценности своих информационных ресурсов и возможных последствий нарушения режима информационной безопасности. В простейшем случае собственники информационных ресурсов могут не оценивать эти параметры. Подразумевается, что ценность ресурсов с точки зрения организации не является чрезмерно высокой. В этом случае анализ рисков производится по упрощенной схеме: рассматривается стандартный набор наиболее распространенных угроз без оценки их вероятности и обеспечивается минимальный или базовый уровень информационной безопасности.

Полный вариант анализа рисков применяется в случае повышенных требований к информационной безопасности. В отличие от базового варианта в том или ином виде оцениваются ресурсы, характеристики рисков и уязвимостей. Как правило, проводится анализ соотношения стоимость/эффективность нескольких вариантов защиты.

При проведении полного анализа рисков необходимо:

определить ценность ресурсов;
добавить к стандартному набору список угроз, актуальных для исследуемой информационной системы;
оценить вероятность угроз;
определить уязвимость ресурсов;
предложить решение, обеспечивающее необходимый уровень информационной безопасности.

Процесс анализа рисков делится на несколько этапов:

идентификация информационных ресурсов;
выбор критериев оценки и определение потенциального негативного воздействия на ресурсы и приложения;
оценка угроз;
оценка уязвимостей;
оценка рисков;
оценка эффективности существующих и предполагаемых средств обеспечения информационной безопасности.

Риск характеризует опасность, которой может подвергаться система и использующая ее организация.

Степень риска зависит от ряда факторов:

ценности ресурсов;
вероятности реализации угроз;
простоты использования уязвимости для реализации угроз;
существующих или планируемых к внедрению средств обеспечения информационной безопасности, которые уменьшают число уязвимостей, вероятность возникновения угроз и возможность негативных воздействий [⁴⁹].

CVSS (Common Vulnerability Scoring System) – открытая схема для оценки уязвимостей информационных систем. В этой системе используются группы метрик, а также дается описание базовых метрик, вектора уязвимости и оценок уязвимости.

Система CVSS включает три группы метрик: базовые, временные и контекстные (Рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Метрики CVSS.

Базовые метрики отображают основные характеристики уязвимости, которые не изменяются со временем и не зависят от среды. Они подразделяются на метрики возможности эксплуатации и метрики воздействия. Временные метрики представляют характеристики уязвимости, изменяющиеся со временем и не зависящие от среды. Контекстные метрики представляют характеристики, связанные со средой пользователя, и позволяют оценить уровень ущерба в относительных величинах [⁵⁰].

В первую очередь были определены ресурсы имеющие доступ к системе, предполагаемые угрозы и уровень риска данных угроз (таблица 4.1).

Таблица 4.1 – Риск ресурсов по угрозам и уязвимостям

Ресурс	Угроза	Уязвимость	Уровень риска, ур. %
Сервер хранения данных	Аппаратные отказы	Подверженность колебаниям напряжения	22
	Доступ к БД несанкционированных пользователей	Незащищенные таблицы паролей	3
	Доступ к БД несанкционированных пользователей	Незащищенные потоки конфиденциальной информации	10
	Использование программных модулей несанкционированными пользователями	Незащищенные таблицы паролей	3
		Незащищенные потоки конфиденциальной информации	12
	Технические неисправности сетевых компонент	Подверженность колебаниям напряжения	40
	Искажение информации	Отсутствие эффективного контроля внесения изменений	4
		Отсутствие резервных копий	20
		Незащищенные потоки конфиденциальной информации	35
	Потеря информации	Отсутствие резервных копий	60
	Ввод в систему заранее ложных данных	Отсутствие эффективного контроля внесения изменений	24
	Ввод в систему ошибочных данных	Отсутствие резервных копий	45
Рабочая станция администратора системы	Аппаратные отказы	Подверженность колебаниям напряжения	26
	Вредоносное программное обеспечение	Изменение структуры данных	25
	Использование программных модулей несанкционированными пользователями	Незащищенные таблицы паролей	3
		Незащищенные потоки конфиденциальной информации	16
Рабочая станция специалиста службы движения	Аппаратные отказы	Подверженность колебаниям напряжения	30
	Вредоносное программное обеспечение	Изменение структуры данных	35
	Технические неисправности сетевых компонент	Подверженность колебаниям напряжения	22

Далее был определен уровень безопасности данных, хранящихся на сервере (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Уровень безопасности хранящихся данных на сервере

№	Вид информации	Конфиденциальность, ур. %	Целостность, ур. %	Доступность, ур. %
1	Информация о расписаниях	31	18	29
3	Информация о сотрудниках	35	21	22
4	Информация о транспорте	21	15	24

В итоге был рассчитан комплексный риск проблемно-ориентированной системы распределенный по классу угроз потери данных (таблица 4.3).

Таблица 4.3 – Комплексный уровень безопасности данных внедряемой системы

Конфиденциальность, ур. %	Целостность, ур. %	Доступность, ур. %
29	18	25

В целом уровень риска разработанной системы составил 72%. Данный показатель говорит о том, что система имеет высокий коэффициент уязвимости и требует проведения работ по повышению уровня информационной безопасности.

1. Перечень контрмер и расчет их эффективности

Расчет уровня риска системы показал высокую уязвимость системы. Поэтому следующим этапом был расчет ущерба от реализации угроз по каждому из ресурсов (таблица 4.4).

Таблица 4.4 – Ущерб от возможной реализации угроз по каждому ресурсу

Ресурс	Ущерб, ур. %
Сервер хранения данных	24
Рабочая станция администратора системы	18
Рабочая станция специалиста службы движения	29

Общее значение уровня ущерба разработанной системы в случае реализации вышеуказанных угроз составляет 71%. Данный показатель говорит о том, что в случае реализации угроз качество аналитического аппарата системы практически сводится к нулю.

На следующем этапе был определен перечень контрмер для повышения уровня информационной безопасности и снижения вероятности реализации угроз (таблица 4.5).

Таблица 4.5 – Перечень контрмер

№	Контрмера	Стоимость контрмеры, руб.	Эффективность по системе, ур. %
1	Шифрование данных	2 000,00 руб.	93
2	Резервное копирование	1 700,00 руб.	98
3	Установка RAID-контроллера (RAID 6)	12 000,00 руб.	100
4	Установка брандмауэра	14 000,00 руб.	86
5	Использование ИБП	8 000,00 руб.	97
	ИТОГО:	37 700,00 руб.	94,8

Далее была рассчитана эффективность от применения каждой контрмеры (таблица 4.6).

Таблица 4.6 – Рассчитанная эффективность контрмер по каждому ресурсу

№	Ресурс	Значение риска до всех контрмер, %	Значение риска после всех контрмер, %	Эффективность комплекса контрмер, %
1	Сервер хранения данных	24	1	95,83
2	Рабочая станция администратора системы	18	1,3	92,78
3	Рабочая станция специалиста службы движения	29	2,1	92,76
Проблемно-ориентированная система		71	4,4	93,79

В результате применения вышеуказанных контрмер показатели защищенности системы увеличиваются до 93,79%.

1. Выводы по разделу

Информационная безопасность, как и защита информации, задача комплексная, направленная на обеспечение безопасности, реализуемая внедрением системы безопасности. Проблема защиты информации является многоплановой и комплексной и охватывает ряд важных задач.

В данном разделе был выполнен анализ информационных рисков и методов защиты от них. Был выполнен расчет уровня уязвимости разработанной системы. Так же были предложены контрмеры для увеличения информационной безопасности. После проделанных расчетов уровень безопасности системы достиг 93,79%.

ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ
1. Расчёт суммарных затрат на разработку, внедрение и сопровождение системы

Расходы на разработку проекта включает в себя:

расходы на программное обеспечение (таблица 5.1);
расходы на техническое обеспечение (таблица 5.2);
расходы на оплату интеллектуального труда (таблица 5.3).

Таблица 5.1 – Расходы на программное обеспечение

№ п/п	Наименование программного обеспечения	Стоимость, руб.
1	Delphi 2010 Professional	64 500
2	Devart MyDAC	6 500
Итого:			71000

Расходами на техническое обеспечение являются расходы связанные с обеспечением информационной безопасности

Сводные данные по выделению средств на техническое обеспечение представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Выделение средств на техническое обеспечение

№ п/п	Наименование технического обеспечения	Стоимость, руб.
1	Информационная безопасность	37 700
Итого:			37 700

Расходы на оплату интеллектуального труда составляет выплата программисту и отчисления в бюджет (таблице 5.3).

Таблица 5.3 – Расчёт средств на оплату интеллектуального труда

№ п/п	Наименование	Ед. изм.		Количество
1	Заработная плата программиста в месяц	руб./мес.		30 000
2	Длительность разработки	мес.		6
3	ЕСН	%		30
4	Заработная плата программиста за весь период разработки	руб.		180 000
5	ЕСН за весь период разработки	руб.		54 000
6	Внедрение системы	руб.		10 000
Итого:			руб.		244 000

Таким образом, общие затраты на разработку системы составили:

I = 71 000 + 37 700 + 244 000 = 352 700 (руб.)

1. Расчёт экономии в результате использования системы

Экономический эффект от внедрения системы достигается за счёт уменьшения времени составления расписания за счет устранения конфликтов уже во время составления расписания, а не стыковкой уже созданных расписаний. Таким образом, средняя продолжительность составления расписания составит примерно один день, а не один месяц как на сегодняшний день. Также увеличивают прибыль процессы составления документов вытекающих из расписания, так как они занимают меньше времени. Главным достоинством системы является то, что работу, которую выполняли два человека, может выполнить всего лишь один сотрудник.

Средняя зарплата сотрудников службы движения составляет 25 000 руб. Экономию за счет ускорения составления документации можно принять как половину зарплаты одного сотрудника 12 500 руб.

Экономию за месяц от внедрения системы можно рассчитать следующим образом:

(5.1)

где: Э – экономия;

З – заработная плата сотрудника службы движения (З = 25 000 руб.);

C – расходы на сопровождение (С = 5 000 руб.).

Таким образом, можно рассчитать прибыль предприятия за месяц и она составляет:

руб.

1. Оценка эффективности капиталовложений

Основными количественными параметрами оценки инвестиций являются:

чистая текущая стоимость (ЧТС);
внутренний коэффициент окупаемости (ВКО);
рентабельность инвестиций (PI);
срок окупаемости инвестиций (СО);
окупаемость по ДДП (ТО – текущая окупаемость);
коэффициент эффективности инвестиций (КЭI).

Коэффициент дисконтирования (KD_k)

KD_k = , (5.2)

где: r = 8,25 % – ставка дисконтирования (численно равна ставке рефинансирования центрального Банка РФ);

i = 12,5 % – годовой темп инфляции (на будущий год);

р – доля премии за риск;

k– порядковый номер года, k = 0, 1, 2 …Т_сл;

р = r * i;

р = 0,0825 * 0,125 = 0,0103125;

Тогда

Чистая текущая стоимость (ЧТС)

ЧТС определяет величину отдачи от инвестиций. Инвестиции производятся в течение только первого года жизненного цикла объекта и нет затрат, сопутствующих инвестициям.

ЧТС = (Р_k * KD_k ) – I (5.3)

где: k – порядковый номер года, k = 0, 1, 2 ,3;

P_k – годовой доход k-го года, руб.;

KD_k – коэффициент дисконтирования;

I – размер инвестиций, руб.;

ЧТС>0, то капиталовложения являются эффективными;

ЧТС0;

r₀₂ – значение откорректированной ставки дисконта, при котором ЧТС2 СК – капиталовложения являются эффективными;

ВКО 0;

r₀₂ = 0,392; ЧТС2 = -11 340,51< 0;

Таблица 5.5 – Прогноз денежных потоков с учетом ставки дисконтирования r₀₂ =0,392

ВКО=0,2178125+(70 391,69/(70 391,69+11 340,51))*(0,392-0,2178125)= 0,367831128

Ставка коммерческих банков СК = 25 % годовых.

ВКО > СК → капиталовложения являются эффективными.

Простой срок окупаемости инвестиций (СО)

Срок окупаемости инвестиций показывает, сколько времени потребуется предприятию для возмещения первоначальных расходов. Окупаемость не учитывает временной стоимости денег.

СО = I/Р_к (5.5)

где: I = 352 700 руб. – размер инвестиций;

Р_к = 390 000 руб. – ежегодная экономия;

СО = 0,9 года.

Дисконтированный срок окупаемости (ДСО)

Дисконтированный срок окупаемости учитывает временную стоимость денег:

ДСО = I / (Р_к * KD₂) (5.6)

ДСО = 352 700 / (390 000 * 0,67428) = 1,3 года.

Коэффициент эффективности инвестиций (КЭI)

КЭI = ДП / (0,5 * (I - ОС)) (5.7)

где: ДП = 390 000 руб. – среднегодовой денежный поток;

I = 352 700 руб. – суммарное значение инвестиций;

ОС = 0 руб. – остаточная стоимость инвестиционных вложений;

КЭI =390 000 / (0,5*352 700) = 2,21

Коэффициент рентабельности (КР)

КР = Р_к / З (5.8)

где: Р_к = 390 000 руб. – суммарная экономия;

КР = 352 700 / 390 000 = 0,9.

Т.к. КЭI > КР, наблюдается высокая эффективность инвестиций.

Результаты расчетов сводятся в таблицу 5.6.

Таблица 5.6 - Показатели оценки экономической эффективности

№ п/п	Наименование показателей	Ед. изм.	Числовые значения
1	2	3	4
1	Чистая текущая стоимость	руб.	423 091,69
2	Индекс рентабельности	-	0,9
3	Внутренний коэффициент окупаемости	-	0,37
4	Срок окупаемости инвестиций	лет	0,9
5	Дисконтированный срок окупаемости	лет	1,3
6	Коэффициент эффективности инвестиций	-	2,21

1. Выводы по разделу

В данном разделе были рассчитаны суммарные затраты на разработку, внедрение и сопровождение системы. Была рассчитана экономия в результате использования системы. Также в данном разделе проведена оценка экономической эффективности капиталовложений с учетом дисконтирования денежных потоков. Рассчитаны такие показатели как чистая текущая стоимость, индекс рентабельности, внутренний коэффициент окупаемости, срок окупаемости инвестиций, дисконтированный срок окупаемости и коэффициент эффективности инвестиций.

Расчеты показали, что разработка и внедрение системы окупится через 1,3 года. Разработка системы является экономически целесообразной.

Заключение

Анализ предприятий городского электротранспорта показал неэффективность работы службы движения. Это связано с отсутствием в этой области программных продуктов обладающих нужным функционалом, таким как составление расписания с учетом конфликтных точек. В связи с этим для предприятий городского электротранспорта является актуальным создание интеллектуальной информационной системы для оптимизации работы.

В дипломном проекте была проанализирована система общественного транспорта, построены функциональные модели службы движения, описана модель и структура разрабатываемой системы. На основе этих данных была реализована база данных и интерфейс программы. Для реализации базы данных была выбрана СУБД MySQL, интерфейс же программы был реализован в среде программирования Delphi.

Далее был выполнен расчет уровня уязвимости системы, который составил 72%. Так как система уязвима для разного рода угроз были предприняты контрмеры и рассчитана их эффективность. Контрмеры повысили показатели защищенности системы до 93,79%.

Также приведено экономическое обоснование системы. Расчеты показали, что разработка системы является актуальной. Инвестиции, вложенные на разработку системы, окупятся через 15 месяцев. Главным образом это связано с тем, что работу, которую выполняли два человека, может выполнить всего лишь один сотрудник. Также возникает экономия, связанная с ускорением составления документации.

Список использованной литературы

1 Мартынова Ю.А. Анализ опыта проектирования рациональных маршрутных сетей городского пассажирского транспорта // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ», Выпуск 2, март – апрель 2014 / стр. 1-10.

2 Ларин О.Н., Кажаев А.А. Оптимизация маршрутных сетей городов с учетом ограничений пропускной способности остановочных пунктов // ВЕСТНИК ОГУ №10 (129) / октябрь 2011/ стр. 26-31.

3 Волков В.С. Алгоритм управленческих решений в работе городского пассажирского транспорта // Научный журнал КубГАУ, №76(02), 2012 / стр. 1-12.

4 Поначугин А.В. Повышение эффективности управления технологическим процессом перевозок наземным городским электротранспортом на основе применения мобильных информационно-управляющих систем // Транспортное дело России №01, 2009.

5 Электротранспорт: - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/Электротранспорт Дата обращения 15.05.15.

6 Электротранспорт (предприятие, Набережные Челны): - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/Электротранспорт_(предприятие,_Набережные_Челны) Дата обращения 15.05.15.

7 МТ Нижегородэлектротранс / Главная / Пассажирские перевозки: - URL http://ttu-nn.ru/ Дата обращения 16.05.15

8 Одесгорэлектротранс / Главная / Каталог / Структура предприятия / Трамвайное депо № 1: - URL http://www.oget.od.ua/ru/catalog/strukturapredpriyatiya/tramvaynoedepo1/ Дата обращения 16.05.15.

9 Виды расписаний движений автобусов. Методы составления расписаний движения городских автобусов: - URL http://www.transpobrand.ru/tabras-483-1.html Дата обращения 17.05.15.

10 Составление расписания движения автобусов: - URL http://www.trmotion.ru/mijs-459-1.html Дата обращения 17.05.15.

11 Кочегурова Е.А., Мартынова Ю.А. Оптимизация составления маршрутов общественного транспорта при создании автоматизированной системы поддержки принятия решений. // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 323. № 5 / стр. 79-84.

12 Виды лондонского транспорта и стоимость проезда в Лондоне: - URL http://www.waygate.eu/london_public_transport.htm Дата обращения 23.05.15.

13 Транспортная система Праги: - URL http://www.myczechrepublic.com/ru/prague/tickets-fares.html Дата обращения 23.05.15.

14 Оплата проезда / Братислава: - URL http://transphoto.ru/page/108/ Дата обращения 23.05.15.

15 Городской транспорт в Варшаве: - URL http://www.warszawa.su/transport.php Дата обращения 23.05.15.

16 Стоимость проезда в общественном транспорте Мюнхена: - URL http://www.oktoberfest.su/articles/stoimost-proezda-v-obschestvennom-transporte/ Дата обращения 23.05.15.

17 Чалая Е.В. Построение матрицы корреспонденций для транспортной сети г. Владивостока / Дипломная работа 2009.

18 Погребняк Е.Б., Самойленко Н.И. Анализ методов формирования матрицы корреспонденций транспортной сети города. // Научно-технический сборник №69 / стр. 121-126.

19 Трофимова О.Г. Ельцина Б.Н., Дружинина Н.Г. Информационно-коммуникационная транспортная система. // Программные продукты и системы № 2 2013. / стр. 231-238.

20 Научно-производственное предприятие «Транснавигация» / Проекты / РМТ / О проекте: - URL http://www.transnavi.ru/projects/rmt/about/about.php Дата обращения 18.05.15.

21 Merakas / Наши решения / PIKAS: - URL http://www.merakas.lt/27ru/33ru/ Дата обращения 18.05.15.

22 СКАТ - Система комплексной автоматизации транспорта: - URL http://www.tadviser.ru/index.php/Продукт:СКАТ_-_Система_комплексной_автоматизации_транспорта Дата обращения 19.05.15.

23 Автоматизированная пассажирская автотранспортная система: - URL http://sec4all.net/elvis-news4.html Дата обращения 19.05.15.

24 IDEF: - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/IDEF Дата обращения 25.05.15.

25 Верников Геннадий Основные методологии обследования организаций. Стандарт IDEF0: - URL http://www.cfin.ru/vernikov/idef/idef0.shtml Дата обращения 25.05.15.

26 Свиридов Сергей, Курьян Андрей IDEF0: функциональное моделирование деловых процес: - URL http://www.info-system.ru/designing/methodology/sadt/sadt_for_bp.html Дата обращения 25.05.15.

27 IDEF3: - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/IDEF3 Дата обращения 26.05.15.

28 Верников Геннадий Основы IDEF3: - URL http://citforum.ru/cfin/idef/idef3.shtml Дата обращения 26.05.15.

29 Методы описания бизнес-процессов: - URL http://www.citycg.ru/services/business-process/metody-opisanija-processov/ Дата обращения 26.05.15.

30 Унифицированный язык моделирования (UML) и его поддержка в Rational Rose 98i - CASE-средстве визуального моделирования: - URL http://www.interface.ru/public/990804/uml4b.htm Дата обращения 11.06.15.

31 Лекция 7. Введение в унифицированный процесс моделирования. Диаграммы UML: - URL http://ooad.asf.ru/students/lectures_risp/lec023.aspx Дата обращения 11.06.15.

32 Delphi (язык программирования): - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/Delphi_(язык_программирования) Дата обращения 28.05.15.

33 Delphi (среда разработки): - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/Delphi_(среда_разработки) Дата обращения 28.05.15.

34 Borland Delphi: - URL http://www.helloworld.ru/texts/comp/lang/delphi/delphi1/les00.htm Дата обращения 28.05.15.

35 Язык программирования Delphi (Делфи): - URL http://progaprosto.ru/doc/yazyk_programmirovaniya_delphi.php Дата обращения 28.05.15.

36 MyDAC Standard Edition Site License: - URL http://www.crimea.legasoft.ru/licenzionnoe-po/programmirovanie/sredstva-i-redaktori-dlya-razrabotchikov/mydac-standard-edition-site-license/ Дата обращения 28.05.15.

37 Этапы разработки базы данных: - URL http://citforum.ru/database/dblearn/dblearn06.shtml Дата обращения 29.05.15.

38 MySQL: - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/MySQL Дата обращения 30.05.15.

39 Документация по MySQL: - URL http://www.sql.ru/docs/mysql/rus_ref/#What Дата обращения 30.05.15.

40 Denwer Возможности проекта: - URL http://www.denwer.ru/about.html Дата обращения 30.05.15.

41 SQLyog: - URL https://ru.wikipedia.org/wiki/SQLyog Дата обращения 30.05.15.

42 SQLyog MySQL GUI: - URL http://www.softsoft.ru/business/databases-tools/63687.htm Дата обращения 30.05.15.

43 Страховка информационного риска - Информационные риски: виды IT-рисков: - http://insurancestrahovanie.company/riski-strahovanie-it-riskov-vidyitriska-insurance-it.html Дата обращения 12.05.15.

44 Классификация методов и средств защиты информации: - http://www.securitylab.ru/blog/personal/aguryanov/30011.php Дата обращения 12.05.15.

45 Применение Интернет в экономике и защита информации: - http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf3/m3t4_1.html Дата обращения 12.05.15.

46 Уровни RAID — краткие теоретические сведения: - http://www.nix.ru/computer_hardware_news/hardware_news_viewer.html?id=187685 Дата обращения 13.05.15.

47 RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID6, RAID 10 или что такое уровни RAID?: - http://www.timcompany.ru/article4.html Дата обращения 13.05.15.

48 Резервное копирование: - https://ru.wikipedia.org/wiki/Резервное_копирование Дата обращения 13.05.15.

49 Современные технологии анализа рисков в информационных системах: - http://www.pcweek.ru/infrastructure/article/detail.php?ID=59394 Дата обращения 14.05.15.

50 Нурдинов Р.А. Определение вероятности нарушения критических свойств информационного актива на основе cvss метрик уязвимостей. // Современные проблемы науки и образования №3 2014.

Просмотров работы: 754

Код для цитирования:

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА С ПОМОЩЬЮ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Студенческий научный форум - 2017
IX Международная студенческая научная конференция