Диалоговый режим автоматизированной обработки информации.

Диалоговый режим взаимодействия пользователя и ЭВМ обеспечивает возможность оперативного вмешательства человека в процесс обработки информации на ЭВМ.

При коллективном диалоге с вычислительной системой управленческий персонал организации (фирмы) может использовать в автоматизированном процессе решения производственно-хозяйственных задач большой набор слабо формализуемых факторов в соответствии со своим опытом и знаниями реальной экономической ситуации. Особенно это касается экспертных систем.

Диалог представляет собой обмен информационными сообщениями между участниками процесса, когда прием, обработка и выдача сообщений происходят в реальном масштабе времени. Он может быть парным, когда число его участников равно двум, и множественным — при большем числе участников. В основе машинной диалоговой технологии обработки информации лежит взаимодействие человека и ЭВМ во время решения задачи посредством передачи и приема сообщений через терминальные устройства. При диалоге типа «человек — ЭВМ» целью пользователя является получение результатных данных в процессе решения задачи. Цель использования ЭВМ — оказание помощи пользователю при выполнении рутинных операций.

Если роли участников диалога заданы жестко, то такой диалог называется жестким, например, режим работы «вопрос — ответ» с указанием того, кому из партнеров принадлежит инициатива. Альтернативная жесткая структура задает множество предписанных вариантов диалога, представляемых пользователю в виде меню, как правило, иерархической структуры, из которого он выбирает направление решения задачи. Такой диалог называется гибким. Свободным называется диалог, позволяющий участникам общения обмениваться информацией произвольным образом.

Технология обработки данных в диалоговом режиме на ЭВМ предполагает: организацию в реальном времени непосредственного диалога пользователя и машины, в ходе которого ЭВМ информирует человека о состоянии решаемой задачи и предоставляет ему возможность активно воздействовать на ход ее решения; обеспечение реактивности, т.е. оперативной циркуляции сообщений как между функциональными задачами (программами), так и между задачами и пользователем; создание для конечных пользователей — специалистов управления достаточно прозрачной диалоговой системы, требующей от них лишь выполнения привычных служебных действий.

Массовое применение ПЭВМ в режиме диалога обеспечивает отказ от использования традиционных бумажных носителей информации. Использование ПЭВМ в местах возникновения информации (на складах, в цехах, в функциональных управленческих отделах и др.) позволяет автоматизировать процесс изготовления и заполнения первичной документации. При составлении первичного документа пользователь в диалоговом режиме с помощью ПЭВМ выбирает нужную ему из ряда предлагаемых системой форму документа и выводит ее на экран монитора. Последующая работа заключается в заполнении формы данными, вводимыми с клавиатуры либо с помощью другого устройства ввода (светового пера, манипулятора типа «мышь» и т.п.). Данные могут быть записаны на жесткий или гибкие магнитные диски. Готовый документ может быть при необходимости выведен на печать.

Диалоговая технология для системы обработки данных на базе ПЭВМ обеспечивает проведение автоматизированного сбора, регистрации и предварительной обработки данных непосредственно на рабочих местах специалистов управления (создание АРМ).

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Паринов А.В., Беляев К.К.

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЛЕЧЕНИЯ СОСУДИСТЫХ ПОРАЖЕНИЙ

Сердечно-сосудистые заболевания остаются главной причиной смертности во многих странах мира, в том числе и в России – более половины взрослого населения страны умирают от инфаркта миокарда и инсульта, которые являются осложнением атеросклероза и гипертонической болезни.

Проблема выбора тактики целенаправленного воздействия на развитие и прогрессирование атеросклеротических сосудистых поражений связана в первую очередь с неопределенностью изменения, как самого состояния больного, так и влияния лекарственных препаратов. Такое положение дел в первую очередь обусловлено отсутствием четко выделенных закономерностей прогрессирования сосудистых поражений.

Не всегда возможно установить прямую зависимость между факторами риска и состоянием пациента. При прогнозе состояния больного наиболее важным оказывается не конкретное значение факторов риска, а фактор времени, т.е. как долго продолжалось негативное воздействие на организм больного. В такой ситуации при построении моделей необходимо учитывать и время воздействия факторов риска на больного.

При определении риска развития атеросклероза необходимо учитывать, что большинство факторов риска тесно взаимодействуют и оказывают усиливающее влияние друг на друга, поэтому их следует рассматривать в совокупности. Выбор сдерживаемых факторов определяется исходя из механизма действия применяемых препаратов, противопоказаний к их использованию, стоимости, длительности проводимой терапии.

В связи с этим поставленная задача, связанная с анализом факторов риска, моделирования развития и выбора оптимальной схемы лечения сосудистых поражений при атеросклерозе различной локализации и сахарном диабете является актуальной и своевременной.

Проведенное исследование включало следующие этапы:

- формирование информационной базы по каждой локализации атеросклероза;

- предварительная обработка информации с целью исключения недостоверных сообщений;

- анализ значимости факторов риска;

- построение прогностических моделей развития атеросклероза и их исследование;

- разработка оптимизационной модели выбора рациональной схемы лечения.

По результатам исследования, возможен выбор самой эффективной для конкретного пациента схемы лечения.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Паринов А.В., Беспалов П.Е.

ВЫБОР ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЯ ПАЦИЕНТОВ

При изучении сложных объектов, заданных многими параметрами, возникает задача разбиения параметра на группы, каждая из которых характеризует объект с какой – либо одной стороны. Но получение легко интерпретируемых результатов осложняется тем, что во многих приложениях измеряемые параметры (признаки) лишь косвенно отражают существенные свойства, которые характеризуется объект.

Подобная природа формирования набора частных характеристик объекта или системы присуща широкому классу явлений и процессов в экономике, социологии, медицине, педагогике и т.п.

Во многих случаях изменение какого-либо общего фактора сказывается неодинаково на измеряемых признаках, в частности, исходная совокупность из признаков обнаруживает такое естественное «расщепление» на сравнительно (с ) небольшое количество групп, при котором изменение признаков, относящихся к какой-либо одной группе, обуславливается в основном каким-то одним общим фактором, своим для каждой такой группы. После принятия этой гипотезы разбиение на группы естественно строить таким образом, чтобы параметры, принадлежащие к одной группе, были коррелированны сравнительно сильно, а параметры, принадлежащие к разным группам, - слабо. После такого разбиения для каждой группы признаков строится случайная величина, которая в некотором смысле наиболее сильно коррелированна с параметрами данной группы; эта случайная величина интерпретируется как искомый фактор, от которого существенно зависят все параметры данной группы.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Паринов А.В., Пачевский Д.Е., Бобров А.И., Борисов П.Е.

Информационные технологии в организации лабораторных работ и практикумов

Одной из наиболее сложных проблем дистанционного обучения, тесно связанной с электронными обучающими средствами, является организация лабораторных работ и практикумов. Эти проблемы вполне разрешимы в рамках дисциплин, связанных с разработкой программного обеспечения, изучением программных продуктов и пр. В этом случае студент получает задание и в соответствии с ним разрабатывает программу (создает базу данных, электронную таблицу, моделирует схему и пр.). Результаты работы и отчет о ней высылаются преподавателю по электронной почте (перекачиваются на соответствующий адрес в Интернете). Далее преподаватель рассматривает полученные результаты и либо засчитывает лабораторную работу, либо высылает замечания студенту по электронной почте. В последнем случае процесс повторяется.

Гораздо сложнее обстоит дело с изучением курсов, традиционно связанных с натурными экспериментами: физики, химии, электротехники, специальных предметов. В этом случае возможны следующие подходы:

• Выполнение экспериментов на оборудовании ближайших образовательных учреждений, имеющих договоры с базовым учебным заведением.

• Выполнение лабораторных работ на удаленном оборудовании.

• Выполнение экспериментов с использованием различных моделирующих систем.

• Выполнение экспериментов с использованием специальных программ-имитаторов, которые воспроизводят "картинку" эксперимента и позволяют пользователю провести эксперимент на модели.

Высококачественные имитационные программы могут в большинстве случаев обеспечить "эффект присутствия", то есть выполнение учебных задач студентом практически на уровне реальной лабораторной установки. Правда, нельзя забывать о том, что при проведении уникальных экспериментов имитационный подход неприемлем, так как показывает только то, что должно быть, а не что происходит на самом деле.

С помощью имитационного подхода в Центре дистанционного обучения Пензенского государственного университета реализованы лабораторные работы по большей части разделов физики, химии, а также деловые игры для практикума по экологии, лабораторные работы по дисциплине «Концепции современного естествознания» и пр. Надо отметить, что в последнем случае имитирующие программы позволяют демонстрировать исследования, которые в университете невозможно выполнить инструментальными средствами ввиду отсутствия необходимого оборудования.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Паринов А.В., Пачевский Д.Е., Быкова С.И.

ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПОНОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Последнее десятилетие развития мирового машиностроения охарактеризовано значительным повышением производительности, качества и применением систем числового программного управления (ЧПУ). К особенностям развития механообрабатывающих технологических систем (ТС) можно отнести следующие. Наряду со снижением стоимости ЧПУ ТС, значительно возросла абсолютная и относительная стоимость изготовления ее механической части. Этот процесс нельзя остановить, но надо учитывать при создании новых ТС.

Отсутствие жестких кинематических связей между механизмами ТС является следствием совершенствования как самих элементов приводов, так и систем ЧПУ. Исходя из этого можно принять принципиальное положение о конструктивной и технологической независимости узлов (модулей), входящих в состав станка, и рассматривать ТС как многокомпонентные структуры со всевозможными связями. Несмотря на большое многообразие станков и компоновочных решений, в настоящее время их объединяет одно общее свойство: любой из них можно рассматривать как систему, состоящую из множества упорядоченных и метрически связанных конструктивных элементов, находящихся в определенных функциональных взаимодействиях, т. е:

где: - множество элементов модульной системы; - множество бинарных функциональных отношений на множестве.

Считая, что МРС не может состоять меньше, чем из трех модулей, простым перебором возможных вариантов их компоновок можно получить:

где N - число вариантов МРС, отличающихся друг от друга только самими модулями; - сочетания из m модулей по n.

Если предположить использование полученных таким образом модулей в определенном станке дважды, то число возможных вариантов станков возрастет до нескольких десятков тысяч, подавляющее число которых будет нереализуемое и неработоспособное.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Паринов А.В, Быкова С.И.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФАСОННЫХ РЕЗЦОВ

Использование средств компьютерной поддержки инженерных решений обеспечивает повышение качества проектирования, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и, в конечном итоге, повышение экономической эффективности процесса производства изделий.

В качестве объекта проектирования рассматриваются широко используемые в машиностроительном производстве фасонные резцы. Математическое и методическое обеспечение процесса проектирования фасонных резцов апробировано в производстве.

Трудоемкость процесса проектирования вызвана тем, что для каждой новой детали разрабатывается конкретная индивидуальная конструкция резца. Конструктор вынужден повторять трудоемкие проектные процедуры, связанные со значительным объемом расчетов.

При разработке конструкции фасонных резцов проектировщик испытывает следующие трудности, ограничивающие достоверность результата при традиционном проектировании:

• переменная геометрия резания, создает проблемы с участками профиля резца, где углы в плане близки к нулю;

• ошибки при конструировании, изготовлении и установке инструмента приводят к погрешностям профиля детали, что должно быть учтено на этапе профилирования резца;

• возникающие в зоне резания высокие силы и температуры должны быть учтены во избежание погрешностей при обработке детали;

• требуемая высокая геометрическая точность профиля резца при шлифовании приводит к необходимости итерационного расчёта допусков на изготовление резца.

Данные проблемы при проектировании, эксплуатации и изготовлении фасонных резцов приводят к необходимости компьютерной поддержки, что во много раз повышает эффективность процесса проектирования.

Для разработки CAD-системы проектирования фасонных резцов произведен анализ используемых методов профилирования фасонных инструментов, разработана база данных по конструкции и параметрам типовых элементов резцов, разработана модель определения допусков на изготовление резца. С целью повышения точности при обработке фасонными резцами проведены многофакторные эксперименты и выведены эмпирические зависимости влияния элементов режима резания и геометрии резцов на силы резания и температуру в зоне обработки.

Разработан пакет автоматизированного проектирования фасонных резцов, состоящий из расчетных и графических модулей, связанных в единый проектный цикл. В качестве программного обеспечения используются графический пакет T-Flex\CAD, система управления баз данных Access, расчетный пакет Excel.

Пакет состоит из ряда проектных процедур, разбитых на ряд этапов: “Исходные данные”, “Подготовка к профилированию”, “Назначение и проверка геометрии”, “Профилирование производящей поверхности”, “Коррекция особых участков профиля”, “Назначение допусков”, “Чертеж резца”. Результатом работы с пакетом является параметрический чертеж фасонного резца, выполненный в T-Flex\CAD. В отличие от ручного проектирования, работа с пакетом позволяет рассмотреть многовариантные конструкции резцов и выбрать оптимальный.

Для работы с пакетом специальной подготовки по программному обеспечению от пользователя не требуется – достаточно знать специфику проектирования фасонных резцов. Система автоматизированной поддержки проектирования фасонных резцов может иметь как промышленное применение, так и использоваться в учебном процессе.

Воронежский государственный технический университет

УДК.681.3

Д.Е.Пачевский, Бобров А.И.

ДИАГНОСТИКА ЗНАНИЙ В ДИСТАЦИОННОМ ОБУЧЕНИИ

В настоящее время дистанционное обучение - одна из утвердившихся форм обучения. Оно востребовано обществом, пользуется популярностью. Эта форма является наиболее демократичной формой обучения, позволяющей получить образование широким слоям общества вне зависимости от места проживания. Широкое развитие может получить дистанционное образование в системе непрерывной многоуровневой профессиональной подготовки, особенно в том ее направлении, которое занимается ускоренной подготовкой специалистов с высшим образованием на базе абитуриентов, имеющих среднее специальное образование. При решении этой задачи важное место занимает экспертиза знаний учащихся по специальным дисциплинам на различных этапах их обучения в среднем специальном образовательном учреждении и по его окончании. Эта работа является длительной, достаточно сложной в профессиональном плане и трудоемкой.

В настоящее время сформулированы некоторые важные, актуальные и для наших дней концептуальные положения, определяющие роль и место компьютера в системе других средств обучения и его разнообразные собственно педагогические возможности. Последние как средства обучения по ряду показателей на много превосходят возможности традиционных средств реализации учебного процесса. В самом деле, компьютер совмещает в себе, причем на качественно более высоком уровне, возможности разнообразных средств наглядности, материалов с печатной основой, тренажерных устройств технических средств контроля и оценки результатов учебной деятельности, а непрерывно улучшающиеся аудиовизуальные параметры ПЭВМ, общая тенденция к переходу на естественный язык обучения с пользователем, совмещение ЭВМ с видеомагнитофоном и т.п. создают предпосылки для постепенного вытеснения устаревших, малоэффективных и статичных средств обучения (плакаты, макеты, лингафонные устройства, диапроекторы). Зарубежный опыт и опыт наших вузов, применяющих компьютерные системы обучения и диагностики, показывает, что они являются одним из действенных средств повышения эффективности учебного процесса. Они позволяют обеспечить:

• Индивидуализированное обучение и контроль знаний обучаемых.

• Адаптацию процесса обучения к индивидуальным характеристикам обучаемых по уровню знаний и скорости прохождения материала.

• Разгрузку преподавателя от ряда трудоемких повторяющихся операций, связанных с предъявлением учебной информации и контролем знаний.

• Сбор и анализ разнообразной статистической информации, используемой для совершенствования учебного процесса.

Областью эффективного использования ЭВМ в учебном процессе является диагностика знаний. При помощи ЭВМ можно организовать сдачу промежуточных зачетов по темам, а также генерировать неповторяющиеся серии вопросов практически по всем аспектам темы. Эти вопросы могут быть использованы студентами и для самоконтроля, а также при повторении пройденного материала, что способствует закреплению полученных знаний. Система контроля должна быть построена в соответствии со структурно логической схемой, которая строится исходя из целей контроля. Усвоение можно контролировать различным образом: от тонких не формализуемых оценок, выполняемых непосредственно в процессе учебного занятия по реакции и настроению аудитории, до разветвленных детальных тестовых проверок, при которых задания, выдаваемые студентам, хорошо формализованы и документально зафиксированы, а результаты выполнения этих заданий оцениваются путем сравнения с эталоном

Воронежский государственный технический университет

УДК 681

Д.Е. Пачевский, Бобров А.И.

Математическая модель алгоритма идентификации в подсистемы идентификации пользователя по клавиатурному почерку

Идентификация пользователя по клавиатурному почерку, как и во многих других системах, производится на основании оценки некоторого параметра, имеющего смысл вероятности соответствия проверяемого пользователя «правильному»:

, (1.1)

где X – оцениваемый параметр, имеющий смысл вероятности, Z – пороговая вероятность, при превышении которой пользователь считается идентифицированным; P(X,Z) – индикатор идентификации.

Вероятность соответствия пользователя «эталонному» определяется эмпирически на основании сравнения характеристик проверяемого пользователя с эталонными характеристиками:

, (1.2)

где k – число «совпавших» характеристик, N – общее число проверенных характеристик.

Совпадение характеристик не означает их тождественного равенства; как правило, проверяемая характеристика должна попадать в «доверительный интервал» эталонной характеристики.

В качестве эталонных характеристик выбирается величина, медленно изменяющаяся от опыта к опыту. Она должна быть стабильна для пользователя и уникальна для него: для других пользователей она должна иметь отличное значение.

В идентификации по клавиатурному почерку такими величинами служат временные интервалы между нажатиями некоторых комбинаций клавиш. Эти комбинации являются устойчивыми для данного пользователя. Уникальность пользователя в смысле клавиатурного почерка проявляется в определённом наборе устойчивых комбинаций и длительности временных интервалов в пределах всех таких комбинаций.

«Устойчивость» i-й комбинации проявляется в разбросе значений временных интервалов всех нажатых пользователем i-х комбинаций относительно среднего (математического ожидания множества интервалов). Чем меньше разброс, тем больше вероятность, что временной интервал следующей i-й комбинации, набранной пользователем, будет близок к среднему, тем комбинация устойчивее.

В качестве эталона пользователя из всех комбинаций необходимо отобрать наиболее устойчивые. Экспериментальные исследования показывают, что в качестве эталонных можно отбирать комбинации, относительный разброс которых составляет не более 0,2 от математического ожидания для дуалов (комбинаций из двух клавиш) и не более 0,15 для триалов (комбинаций из трёх клавиш).

В процессе идентификации пользователя из потока нажимаемых им клавиш выделяются дуальные и триальные комбинации (последовательности длиннее трёх клавиш брать нецелесообразно, т.к. их устойчивость проявляется только для пользователей, профессионально работающих с клавиатурой, например, слепым десятипальцевым методом набора). Если последовательность является устойчивой для предполагаемого пользователя, то она подлежит оценке; иначе оценку по неустойчивой комбинации производить нельзя. Комбинация сравнивается с эталонной; если её характерное время попадает в доверительный интервал эталонной комбинации, то комбинация считается совпавшей; в противном случае комбинация считается несовпавшей.

Доверительный интервал эталонной комбинации рассчитывается на основании среднего времени этой комбинации и среднего отклонения, вычисленного при вводе пользователем эталонной последовательности. Эти две величины полностью характеризуют дуальную комбинацию (для триальных таких величин будет четыре, соответственно для первого и второго временных интервалов комбинации).

После проверки очередной устойчивой комбинации вычисляется новое значение вероятности соответствия проверяемого пользователя эталонному (X=k/N) и по формуле 1.1 производится перерасчёт индикаторы идентификации.

Воронежский государственный технический университет

УДК.681.3

Д.Е.Пачевский, Бобров А.И.

МНОГОУРОВНЕВАЯ ФОРМА ОБРАЗОВАНИЯ. ПОЭТАПНЫЙ КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ.

Многоуровневая система реализует преемственность программ, относящихся к определенному виду деятельности человека или к данной отрасли производства и отличающихся уровнем квалификации. Программы ориентированы, в первую очередь, на обеспечение профессиональной подготовки; образовательная функция подчинена в них профессиональной и на некоторых этапах образовательный компонент может вовсе не присутствовать. После завершения каждого этапа обучающийся получает соответствующий документ, удостоверяющий уровень его квалификации (например, токарь, техник, инженер).

Многоуровневая система имеет возможность дифференцированного обучения, обеспечивает индивидуальный подход к обучающимся, развитие у них самостоятельной работы, выработке необходимых исследовательских навыков.

Введение многоуровневой системы образования, помимо самого формального акта разделения на уровни, предполагает серьезную перестройку учебного процесса, его содержания, форм и методов обучения. Следует специально отметить два важнейших момента в многоуровневой системе образования: структурный и содержательный. Именно новые педагогические технологии являются стержнем содержательной стороны многоуровневой системы обучения.

Так как каждый этап образования должен быть относительно завершенным, то появляются определенные требования к отбору материала, его концентрации, широте и глубине изучаемых проблем.

В системе непрерывной многоуровневой подготовки подсистема ускоренного обучения является относительно новой. Она основана на том, что средние и высшие учебные заведения одного профиля содержат в своих планах одинаковые базовые предметы. Если ввести специализированный контроль за качеством знаний учащегося по этим предметам, то при удачном поступлении учащегося в вуз, можно сократить срок его обучения в институте на два года, за счет вычета этих предметов из учебного плана вуза (такое изменение в учебном плане разрешено согласно постановлению Министра образования РФ). Это приведет к более глубокому знанию студентами предмета и, что не мало важно, сокращению расходов государства.

Данный контроль можно проводить с помощью специализированных программ-тестов, которые позволят автоматизировать работу преподавателей а, следовательно, поспособствуют облегчению их труда.

Цель этих программ заключается в определении степени усвоения пройденного материала и обеспечении ритмичного обучения. Возникает вопрос, каким образом построить некую систему, что бы она с максимальной точностью могла оценивать знания учащихся. Обычная форма теста (вопрос и несколько вариантов ответа) не даст полной картины о знаниях обучаемого, она лишь покажет, насколько он знает ответ на тот или иной вопрос. Система должна заставить студента мыслить, стремится совершенствовать свои знания. Контроль должен проводится по нескольким ступеням, начиная еще с колледжа и заканчивая в вузе. То есть, сначала это оценка знаний в течение семестра или в конце семестра, начиная со второго или третьего курса колледжа. Преподаватель и сам учащийся оценивают степень подготовки учащегося комплексно и дифференцировано по каждому из основных предметов, с целью обеспечения ритмичного получения знаний учащимся. На втором этапе (окончание колледжа), определяется степень подготовки выпускника к производственной деятельности. Тесты могут быть составлены таким образом, чтобы учащийся получил представление – к какому роду деятельности он наиболее приспособлен (конструкторское или технологическое направление, работа мастера, менеджера и т.д.). На третьем этапе, непосредственно перед поступлением в вуз, определяется степень подготовки абитуриента к обучению в ВУЗе по ускоренной системе.

Таким образом, учащиеся, изначально решившие закончить вуз по ускоренной программе, не потеряют знания из-за сокращения срока обучения на два года, а наоборот, приобретут и укрепят их.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Д.Е. Пачевский, А.И. Бобров

«Применение информационных технологии для расчета параметров технологических операций»

В связи с бурно развивающимся объемом машиностроительной продукции требуется усовершенствовать сложившиеся методы расчетов некоторых технологических и конструкторских операций, дабы облегчить труд инженеров и технологов. Эту проблему можно решить с помощью применения новых информационных технологий, таких как web-программирование и создание интерактивных информационно-справочных порталов.

Данное программное средство может представлять собой автоматизированную систему расчета норм времени и режимов резания для технологических операции. Так же портал позволяет осуществлять почтовую рассылку справочной и новостной информации, архивировать и структурировать данную информацию, организовывать поиск и осуществлять контроль ошибок при расчетах. Более того, система имеет автоматизированную систему помощь, вида “вопрос-ответ”.

Так как данную информационную систему предполагается использовать в сети Internet, то для ее программной реализации необходимо использовать язык HTML. Данный выбор был сделан, исходя из того, что это единственный универсальный, гибкий и легкий для написания кода инструмент для создания web - приложений.

Так как работа информационного портала немыслима без использования различного рода сценариев (регистрация новых пользователей, обеспечение конфиденциальности информации, ограничение прав доступа к тем или иным ресурсам, управление базой данных и контентом, статистика посещений, организация информационных рассылок и голосований), то для программной реализации этих приложений наиболее удачным будет использование PHP.

Для создания базы данных была использована СУБД MySQL. MySQL является одной из самых известных, надежных и быстрых из всего семейства существующих СУБД. Одной из причин являются правила ее распространения - за нее не надо платить деньги и распространяется она вместе со своими исходными текстами, другая причина - это то, что MySQL быстрая СУБД.

Так как интерфейс информационного портала должен состоять из HTML и PHP то необходимо было выбрать редактор, который позволит создать и отладить данный код. Для разработки был выбран редактор Macromedia Dreamviewer 2004. В редакторе присутствует интуитивно понятный интерфейс с гибкой системой подсказок, отлично реализован алгоритм проверки исходного кода на наличие ошибок или лишних строк, удобно связанны между собой окна дизайна и редактирования, программа автоматически может создавать и редактировать файлы стилей CSS и что наиболее удобно, так как Dreamviewer является продуктом компании Macromedia, то взаимодействие между ним и Macromedia Flash реализовано наиболее удачно и безошибочно. То есть для вставки в исходный код SWF файла (расширение Flash) не надо указывать путь к файлу-приемнику html (в котором тоже надо указать путь), а достаточно просто открыть Flash – документ в Dreamviewer 2004.

Таким образом, данный информационный портал расчета параметров конструкторских и технологических операций способен значительно облегчить труд инженеров и технологов машиностроителей, обеспечить удаленный доступ к справочной информации, связать единой базой данных большое количество машиностроительных предприятий.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Д.Е.Пачевский, Бобров А.И.

УСКОРЕННОЕ ОБУЧЕНИЕ В СИСТЕМЕ НЕПРЕРЫВНОЙ МНОГОУРОВНЕВОЙ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ

Многоуровневая система реализует преемственность программ, относящихся к определенному виду деятельности человека или к данной отрасли производства и отличающихся уровнем квалификации. Программы ориентированы, в первую очередь, на обеспечение профессиональной подготовки; образовательная функция подчинена в них профессиональной и на некоторых этапах образовательный компонент может вовсе не присутствовать. После завершения каждого этапа обучающийся получает соответствующий документ, удостоверяющий уровень его квалификации (например, токарь, техник, инженер).

Многоуровневая система имеет возможность дифференцированного обучения, обеспечивает индивидуальный подход к обучающимся, развитие у них самостоятельной работы, выработке необходимых исследовательских навыков.

Введение многоуровневой системы образования, помимо самого формального акта разделения на уровни, предполагает серьезную перестройку учебного процесса, его содержания, форм и методов обучения. Следует специально отметить два важнейших момента в многоуровневой системе образования: структурный и содержательный. Именно новые педагогические технологии являются стержнем содержательной стороны многоуровневой системы обучения.

Так как каждый этап образования должен быть относительно завершенным, то появляются определенные требования к отбору материала, его концентрации, широте и глубине изучаемых проблем.

В системе непрерывной многоуровневой подготовки подсистема ускоренного обучения является относительно новой. Она основана на том, что средние и высшие учебные заведения одного профиля содержат в своих планах одинаковые базовые предметы. Если ввести специализированный контроль за качеством знаний учащегося по этим предметам, то при удачном поступлении учащегося в вуз, можно сократить срок его обучения в институте на два года, за счет вычета этих предметов из учебного плана вуза (такое изменение в учебном плане разрешено согласно постановлению Министра образования РФ). Это приведет к более глубокому знанию студентами предмета и, что не мало важно, сокращению расходов государства.

Данный контроль можно проводить с помощью специализированных программ-тестов, которые позволят автоматизировать работу преподавателей а, следовательно, поспособствуют облегчению их труда.

Цель этих программ заключается в определении степени усвоения пройденного материала и обеспечении ритмичного обучения. Возникает вопрос, каким образом построить некую систему, что бы она с максимальной точностью могла оценивать знания учащихся. Обычная форма теста (вопрос и несколько вариантов ответа) не даст полной картины о знаниях обучаемого, она лишь покажет, насколько он знает ответ на тот или иной вопрос. Система должна заставить студента мыслить, стремится совершенствовать свои знания. Контроль должен проводится по нескольким ступеням, начиная еще с колледжа и заканчивая в вузе. То есть, сначала это оценка знаний в течение семестра или в конце семестра, начиная со второго или третьего курса колледжа. Преподаватель и сам учащийся оценивают степень подготовки учащегося комплексно и дифференцировано по каждому из основных предметов, с целью обеспечения ритмичного получения знаний учащимся. На втором этапе (окончание колледжа), определяется степень подготовки выпускника к производственной деятельности. Тесты могут быть составлены таким образом, чтобы учащийся получил представление – к какому роду деятельности он наиболее приспособлен (конструкторское или технологическое направление, работа мастера, менеджера и т.д.). На третьем этапе, непосредственно перед поступлением в вуз, определяется степень подготовки абитуриента к обучению в ВУЗе по ускоренной системе.

Таким образом, учащиеся, изначально решившие закончить вуз по ускоренной программе, не потеряют знания из-за сокращения срока обучения на два года, а наоборот, приобретут и укрепят их.

Воронежский государственный технический университет.

УДК 681.3

Соловьёва Е.С., Рыжков В.А.

РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО ПРОЦЕСС ЗАПОЛНЕНИЯ КАРТЫ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

В среднесерийном и мелкосерийном производстве процесс разработки и заполнения конструкторской документации, в частности карты исходных данных, занимает значительное время, являясь очень кропотливой и рутинной работой. Очень часто возникает необходимость корректировки внесённых данных и выгрузке КИД в другие приложения для возможности последующей распечатки.

Целью объекта разработки является создание программного модуля, обеспечивающего процесс автоматического заполнения КИД. Одним из основных требований, предъявляемых к разрабатываемому программному средству, является предоставление возможности вывода отчётности в Exсel. Потребность выгрузке в Exсel не случайна, ведь Office установлен практически на каждом компьютере. А это значит, что отчётность можно смело изменять, дополнять, переносить между компьютерами и быть уверенным, что её смогут прочитать.

Данный программный модуль тесно интегрирован с модулем анализа поверхностей.

Входными данными являются примитивы поверхностей, полученные с помощью анализа 3D модели детали типа «Вал» системным модулем анализа поверхностей. Далее происходит их анализ и присвоение каждой поверхности соответствующего кода из классификатора поверхностей. Затем выполняется определение сопряженных поверхностей, общего припуска, шероховатости, размеры поверхностей, их отклонения и занесение полученных результатов в базу данных для возможности их последующей корректировки. Выходными данными является заполоненная КИД.

Анализ элементарных поверхностей и подготовка чертежа к кодированию состоит из двух этапов и выполняется в следующей последовательности: определяется положение базовой системы координат детали, нумеруются элементы детали.

Для детали класса тела вращения положение базовой прямоугольной системы координат определим следующим образом: ось Х совпадает с осью детали, и ее положительная полуось направлена в «тело» детали; плоскость УZ совпадает с крайней левой точкой детали; положительное направление полуоси У направлено вверх на основной проекции (разрезе) детали; положение и направление оси Z определяется в соответствии со структурой правой прямоугольной системы координат детали.

Нумерация элементов производится по следующим правилам: вначале поверхностям, составляющим основную форму детали, номера присваиваивается последовательно в порядке их сопряжения в положительном направлении обхода (против часовой стрелки), начиная с крайнего правого плоского торца; затем нумеруются поверхности, находящиеся в отношении наложения к поверхностям основной формы детали.

Деталь разбивается на поверхности и каждую, затем каждая поверхность и подробности ее формы представляются в в формализованном виде. Таким образом, каждой поверхности присваивается код. Совокупность формализованных поверхностей образует классификатор элементарных поверхностей, с помощью которого можно описать любые сведения о геометрии детали.

На основании вышеизложенного для выбранной детали, заполняется карта исходных данных.

Процесс разработки программного модуля включал следующие этапы:

1) На основе функционального проектирования была составлена структурно-функциональная модель подсистемы.

2) На этапе анализа была определена совокупность входных и выходных данных.

3) На этапе проектирования были определены требования к системе, разработан алгоритм её функционирования.

4) На этапе реализации были рассмотрены вопросы создания интерфейса, разработки базы данных (качестве БД для компьютерной реализации было выбрано приложение MS Access), создания вычислительной среды и тестирования работы программного средства.

Получены следующие результаты: разработанная система удовлетворяет требованиям эргономичности, имеет доступный и дружественный интерфейс, интегрирована с модулем анализа поверхностей. Тестирование показало надежность и корректность функционирования программного модуля.

Разработанный программный модуль соответствует всем предъявляемым к нему требованиям, благодаря чему позволяет в значительной мере сократить время, затрачиваемое на заполнение конструкторской документации. Это способствует повышению производительности труда, эффективности производства и экономии средств.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Старцев А.А., Рыжков В.А.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ РАЗРАБОТКИ ОПЕРАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Сегодня станки с числовым программным управлением распространены весьма широко, начиная от малых предприятий в "сельской глубинке" и заканчивая компаниями в больших промышленных зонах. Действительно весьма трудно найти ту область машиностроения, где еще не используются уникальные возможности этого оборудования. Поэтому каждый специалист в области машиностроения должен хорошо представлять то, что дает производству применение этого весьма интеллектуального оборудования. 

 Рынок ставит очень жесткие требования к организации металлообрабатывающего производства. Объем информации, который необходимо обрабатывать для эффективного управления нарастает с огромной скоростью. Такая ситуация требует внедрения систем автоматизации разработки, передачи, обработки данных и использования оборудования с ЧПУ, на базе которых разрабатывается модель планирования и управления производством.          Рассмотрим движение информации в производстве:

1. Управление производством (Заказ, договор).

2. Разработка документации или переработка чертежей заказчика.

3. Расцеховка, т.е. предварительная разработка технологического маршрута

4. Разработка технологического процесса в цехе, состоящего из набора операционных технологических процессов (ОТП).

5. Данные попадают в плановый отдел и там обрабатываются.          Основные факторы состояния производства, наличие которых влияет изготовление детали в срок.

- Переналадка оборудования

- Тех. Процесс

- Заготовка

- Загрузка оборудования

- Инструмент

- Оснастка.          Из схемы можно сделать несколько выводов:

1. Технологический процесс (ТП) не изменяется в производстве.

2. Технологический процесс состоит из операционных технологических процессов построенных в определенной последовательности.

3. Технологический процесс не привязан к конкретному станку. Может без дополнительных затрат передаваться на аналогичное оборудование.

4. Основная масса данных для планирования и управления определяется технологическим процессом.

Если номенклатура деталей повторяется с какой-то периодичностью, для планирования данных тех процесса достаточно. Это традиционная схема для оборудования с ручным управлением.

Для станков с ЧПУ ситуация иная. Каждый раз для изготовления партии деталей необходимо восстановить настройки оборудования и подобрать туже заготовку, которая использовалась при разработке программы ЧПУ, это и является операционным технологическим процессом (ОТП). Постоянная переналадка оборудования отбирает много средств и времени. В этом случае, ТП состоящий из отдельных ОТП, как неизменяемый маршрут, для производства является сдерживающим фактором. Подбирать детали близкие по геометрии и технологичности для загрузки оборудования является мало эффективным, из-за отсутствия действенной системы. Классификатор, который предлагает ЕСКД, позволяет грубо, на уровне распределения между цехами группировать детали, и мало приемлем для создания групп для загрузки единицы оборудования. Логичным есть разработка технологического процесса заново, на базе систем разрабатывающих ОТП. Это позволяет использовать текущую настройку оборудования на данный момент, тем самым максимально снизить подготовительное время. Технические средства и существующие информационные системы, уже сейчас позволяют оперативно перерабатывать и подготавливать техническую информацию прямо в цехе. Наиболее актуально в металлообработке в данный момент развитие систем по механизации и автоматизации разработки ОТП (программы ЧПУ) и систем способных объединять ОТП в единый технологический процесс до получения готовой детали.

Базовыми данными являются: чертеж в электронном виде с параметрами качества поверхностей и автоматизированная или автоматическая система, настроенная под оборудование и отслеживающая его текущее состояние, способная смоделировать ОТП. Такая структура позволит автоматизировать подготовку и сбор данных системы планирования и управления производством. Применение таких систем приведет к снижению себестоимости, трудоемкости, увеличению коэффициента загрузки оборудования и качества деталей и делает рентабельным использование дорогостоящего оборудование с ЧПУ в мелкосерийном и единичном производстве. В подтверждение выше изложенного было разработано программное обеспечение для токарного оборудования, в котором реализован подход автоматического моделирования и разработки операционного тех. процесса и программы ЧПУ.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Трутнев И. И., Рыжков В.А., Чекменев А.Н.

РАЗРАБОТКА ПОСТПРОЦЕССОРНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ

Программирование ТП изготовления деталей на станках с ЧПУ — качественно новый этап, когда выполняется часть работы, перенесенная из сферы производства в область технологической подготовки. Действия рабочего при обработке заготовок на обычном станке выполняются на станке с ЧПУ в автоматическом режиме по УП. Под обработкой понимается заданное изменение формы, размеров или шероховатости поверхности заготовок.

Подготовка УП требует переработки большого объема специальной информации. Применение ЭВМ для автоматизации программирования и подготовки УП потребовало разработки специального программно-математического обеспечения для решения различных технологических и геометрических задач, встречающихся при подготовке УП.

Одним из блоков САП является постпроцессор. Он выполняет переработку промежуточной информации процессора и формирует УП с ориентацией (т. е. с «привязкой») на конкретный станок и систему ЧПУ.

Предъявляемые требования к постпроцессору достаточно многообразны и выходят далеко за рамки простого кодирования информации. Типовыми требованиями к постпроцессору является следующее:

1. Считывание данных, подготовленных процессором;

2. Перевод координат траектории движения инструмента в систему координат оборудования (станка с ЧПУ);

3. Проверка по пределам перемещений исполнительных органов оборудования;

4. Линеаризация траектории движения инструмента с учётом кинематической (координатной) схемы оборудования; назначение подач с учётом ограничений, связанных с характером движения, допустимым диапазоном задач, особенностями реализации в УЧПУ режимов разгона – торможение и др.;

5. Формирование и выдача в кадр подготовительных функций; формирование команд на перемещение с учётом значения единицы дискретности (цены импульса) УЧПУ;

6. Координирование и выдача в кадр значений подач и скоростей шпинделя;

7. Выдача команд на включение охлаждения, команд зажима – разжима и др.;

8. Формирование команд обеспечивающих цикл смены инструмента;

9. Формирование команд коррекции длинны и радиуса инструмента;

10. Выдача управляющей ленты и листинга управляющей программы;

11. Синтаксический контроль правильности задания операторов управления постпроцессором;

12. Объединение команд и разнесение их в разные кадры с учётом требований данных УЧПУ;

13. Выполнение ряда сервисных функций (подсчёт длинны перфоленты, времени обработки детали на станке и др.).

Обычно САП содержит набор постпроцессоров, которые обеспечивают формирование УП для конкретных типов станков с ЧПУ. Вызов необходимого постпроцессора осуществляется автоматически по указанию, данному технологом-программистом в тексте исходной программы.

В рамках своего курсового проекта, разработал постпроцессор токарной обработки. Промежуточной информацией от процессора является программа на языке CLDATA. На выходе мы получаем УП на языке ISO-7Bit (рисунок 1). Данный постпроцессор связан с БД оборудования, в которой хранятся модели токарных станков с ЧПУ и их параметры. Интуитивно понятный интерфейс и справочная система создают для пользователей достаточно комфортные условия при работе с постпроцессором.

Рисунок 1 – Схема работы постпроцессора

Так как станки с ЧПУ работают с импульсами, а не с координатами, то одной из задач выполняемых спроектированным постпроцессором является перевод координат положения режущего инструмента при обработке детали в импульсы. Данное действие осуществляется с помощью формул преобразования координат в импульсы:

где - количество импульсов по осямx и z соответственно;

- приращения координат по осям x и z соответственно;

Новизна данного модуля заключается в использовании в процессе проектирования современных информационных технологий: создание специализированной оболочки постпроцессора в среде Delphi 7.0 с использованием реляционной БД, позволяющей работать с программой по принципу «клиент-сервер.

Применение таких систем, как постпроцессор позволяет ускорить процесс и сократить время на создание различных деталей на станках с ЧПУ.

Воронежский Государственный Технический Университет

УДК 681.3

Строев Е.Г., Рыжков В.А., Чекменев А.Н.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОСТПРОЦЕССОРНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ

Программирование ТП изготовления деталей на станках с ЧПУ — качественно новый этап, когда выполняется часть работы, перенесенная из сферы производства в область технологической подготовки. Действия рабочего при обработке заготовок на обычном станке выполняются на станке с ЧПУ в автоматическом режиме по УП. Под обработкой понимается заданное изменение формы, размеров или шероховатости поверхности заготовок.

Подготовка УП требует переработки большого объема специальной информации. Применение ЭВМ для автоматизации программирования и подготовки УП потребовало разработки специального программно-математического обеспечения для решения различных технологических и геометрических задач, встречающихся при подготовке УП.

Одним из блоков САП является постпроцессор. Он выполняет переработку промежуточной информации процессора и формирует УП с ориентацией (т. е. с «привязкой») на конкретный станок и систему ЧПУ.

Целью моего курсового проекта и будет являться разработка постпроцессора для обработки деталей на фрезерных станках. Характерные проблемы и особенности разработки данного постпроцессора рассмотрим ниже.

Разработка постпроцессоров является традиционной задачей. Геометрия обрабатываемой детали и технология обработки описывается в САП в текстовой форме (например, на языке АРТ), после чего выполняется расчет траектории движения инструмента. Для результирующего описания траектории обычно используют стандартный формат CLDATA (Cutter Locations DATA). Эти данные обрабатываются постпроцессором, который формирует УП для конкретной модели станка с ЧПУ.

Казалось, что развитие систем ЧПУ приведет к такой унификации форматов УП, что сделает постпроцессоры ненужными. Однако по ряду причин этого не произошло. Основная из них — стремление изготовителей оборудования с ЧПУ обеспечить пользователей собственными средствами автоматизации «ручного» программирования, реализованными в системе ЧПУ. Унификация формата УП осталась на уровне стандарта ISO, который носит достаточно общий характер и не избавляет от необходимости разработки постпроцессоров. Таким образом, и сегодня постпроцессоры входят в виде модулей в состав САП.

При разработки постпроцессора нужно опиратьса на модель станка и ее использование. Описание модели станка (его состава, характеристик и взаимного расположения исполнительных органов) наиболее важно для многокоординатного оборудования, так как избавляет разработчика постпроцессора от необходимости решения ряда нетривиальных математических задач. Напомним, что при многокоординатной обработке текущее положение инструмента в траектории описывается в виде x, y, z, i, j, k, где x, y, z — координаты центра торца инструмента, а i, j, k — орты, определяющие положение оси инструмента в системе координат детали. Например, для 5-координатного станка с тремя линейными осями X, Y, Z и двумя поворотными осями B, C постпроцессор должен выполнить преобразование (x, y, z, i, j, k) а (X, Y, Z, B, C), что требует от разработчика постпроцессора вывода соответствующих математических зависимостей. Разработчики, которые сталкивались с подобной задачей, знают, что ее решение требует значительных усилий, особенно при отсутствии опыта.

Модель станка позволяет автоматически решать еще одну сложную задачу — так называемую проблему нелинейности. Проблема состоит в том, что последовательные положения в траектории инструмента рассчитываются из предположения линейности перемещения инструмента между этими положениями. Однако используемый в системах ЧПУ режим линейной интерполяции при отработке кадра приводит к тому, что инструмент движется по криволинейной траектории. В результате этого возможны зарезания и брак обрабатываемой детали.

Решение проблемы нелинейности является функцией постпроцессора и заключается в следующем. Если отклонение инструмента от линейной траектории превышает заданный допуск, то постпроцессор формирует дополнительное положение инструмента в середине текущего участка, удовлетворяющее условиям линейности. После этого рассчитывается отклонение для каждого из полученных участков. Если отклонение по-прежнему превышает допуск, то производится дополнительное деление. И так до тех пор, пока отклонение не окажется меньше допуска.

Проблема нелинейности является значительно более сложной задачей, чем расчет координат исполнительных органов станка. Кроме того, при ее «прямом» решении, то есть путем написания соответствующей программы, возникают достаточно высокие требования к используемым средствам программирования.

Обычно САП содержит набор постпроцессоров, которые обеспечивают формирование УП для конкретных типов станков с ЧПУ. Вызов необходимого постпроцессора осуществляется автоматически по указанию, данному технологом-программистом в тексте исходной программы.

Таким образом, проанализировав все эти сведения, я пришел к выводу, что моя программа будет состоять из следующих модулей:

1. База данных фрезерных станков, из которой будут браться параметры данных станков и их предельные значения, а также данная база данных будет использоваться при переводе координат в систему координат станка;

2. Модуль, формирующий язык CLDATA;

3. Модуль проверяющий правильность введенной информации;

4. Модуль перевода с CLDATA в ISO 7 Bit.

5. Модуль позволяющий сохранять и загружать в файл входную и выходную информацию.

Самый главный и трудоемкий модуль здесь модуль перевода данных с языка CLDATA в язык ISO 7 Bit. По сути, этот модуль представляет собой транслятор.

При программировании базы данных я решил использовать FireBird. Эта база данных отвечает всем современным требованиям. Две очень важные причины по которым я ее выбрал – она является сетевой и является совершенно бесплатной.

Модуль, формирующий язык CLDATA представляет собой набор процедур этого языка и их переменных.

Модуль проверяющий правильность введенной информации в большей степени должен проводить лексический, синтаксический и семантический анализы над данными полученными из модуля, формирующего язык CLDATA.

Модуль позволяющий сохранять и загружать в текстовый файл входную и выходную информацию не вызывает больших сложностей при программировании, и использовался уже мною не раз в ранее написанных программах.

В итоге в рамках своего курсового проекта я разработал постпроцессор фрезерной обработки, отвечающий всем требованиям описанным выше. Интуитивно понятный интерфейс и справочная система создают для пользователей достаточно комфортные условия при работе с постпроцессором.

Новизна данного программного продукта заключается в использовании в процессе проектирования современных информационных технологий: создание специализированной оболочки постпроцессора в среде Delphi 7.0 с использованием реляционной БД, позволяющей работать с программой по принципу “клиент-сервер”.

Применение таких систем, как постпроцессор позволяет ускорить процесс и сократить время на создание различных деталей на станках с ЧПУ.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.7

Фоменко И.В., Рыжков В.А., Чекменев А.Н.

РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ АНАЛИЗА ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ ПОДСИСТЕМЫ ЗАПОЛНЕНИЯ КИД

В данном модуле рассматриваются методы определения геометрических параметров поверхностей и принципы анализа 2D-чертежей в формате .DFX.

Обмен информацией между конструкторскими и технологическими службами давно ведется посредством использования компьютерных сетей. Файлы полномерно вытесняют чертежи и кальки.

Идея использования технологами конструкторской "электронной модели" давно уже не новинка, а наиболее полно она реализована в CAD/CAM-системах. С другой стороны, использовать "тяжелую" систему для 2 и 2.5-координатной обработки не всегда экономически выгодно. Это "ниша" для более простых и дешевых САМ-систем, но даже здесь обмен информацией с CAD системой воспринимается сегодня технологами как стандартная функция. Без операций импортирования данных, САМ-система в наши дни выглядит "замкнутой" средой и поэтому постепенно потеряет пользователей.

Наиболее простой способ обмена данными - DXF формат. Этот формат, популярен так же, как и iges или step. К тому же практически любая, конкурентоспособная CAD/CAM и CAD-система обязательно предоставляет средства для сохранения информации в DXF-формате.

Целью объекта разработки является создание программного модуля анализа поверхностей для подсистемы заполнения КИД (карты исходных данных). Входными данными к разработанному модулю является типичный 2D-конструкторский электронный чертеж. В связи с этим программа должна иметь инструменты не только для импортирования DXF-чертежей, но и для эффективной фильтрации, а также возможности геометрических преобразований, призванных изменить масштаб и положение DXF-чертежа в пространстве, а также для визуального редактирования его элементов.

Данное программное средство предполагает следующую типовую последовательность действий пользователя при работе с DXF чертежом:

- импортирование,

- фильтрация,

- анализ,

- использование.

Рассмотрим перечисленные выше действия чуть подробнее.

Выбранный файл-чертеж импортируется. т.е. преобразуется во внутреннюю модель программного средства. После этого он визуализируется на экране посредством автоматического вызова AutoCAD 2006 или Компас-3D V8.

Часто на чертеже присутствуют размерные линии, штриховки, многочисленные надписи, рамки и, наконец, нередко в одном файле имеются десятки отдельных видов, сечений или проекций. Для выделения необходимой информации и служит фильтрация (по типам данных или слоям и т.п.).

Просеянное через "сито" фильтров, множество примитивов - это и есть интересующая пользователя информация. Но на этом анализ не заканчивается. Следующий его этап - это получение конкретных сведений о геометрических параметрах выделенных примитивов. При чем, в данной программе главная роль отводится алгоритму, работающему по принципу проверки соответствия ряду условий и реализующему объединение "отфильтрованных" элементов в массивы, описывающие поверхности.

Далее эти данные используются для заполнения карты исходных данных на деталь, вычерченную на чертеже в формате DXF.

Выбор DXF-файла ведется в стандартном windows-окне ("Открыть файл"). После выбора конкретного файла производится автоматическое импортирование примитивов DXF-файла в элементы внутренней модели программного модуля. Обязательно импортируется вся геометрия, а также сохраняется "разумное" число атрибутов DXF-файла, которое реально востребует в своей работе пользователь. В данном случае это: слои, атрибуты цвета, типы линий и т.д.

Зачастую технологу не нужно до 90% от объема информации, содержащейся в DXF-файле, полученном из конструкторского чертежа. Рамки, надписи, размерные линии... Поэтому в данном модуле имеются специализированные фильтры, призванные быстро удалить лишнюю информацию. Во-первых, можно "за одну операцию" удалить все размерные линии и специальные знаки, а во-вторых, использовать фильтрацию DXF-слоев.

Фактически все выполненные ранее шаги - импортирование, фильтрация DXF-чертежа, являются лишь подготовительным этапом к "настоящей" работе. Теперь программный модуль может осуществить выбор тех геометрических примитивов, которые действительно нужны ему для дальнейшей работы. Выбранные элементы чертежа (точка, отрезок, дуга и т.п.) автоматически объединяются в соответствие с рядом условий в массивы, описывающие ранее заданные поверхности в обобщенной технологической модели детали.

Затем в соответствие с распознанными поверхностями на экран выводится часть карты исходных данных на комплексную деталь, т. е. КИД содержит только те поля, которые соответствуют поверхностям частной модели данной детали.

Те, кто знаком с реализацией импортирования DXF-файлов в САМ или CAD-системы, отметит некоторую нестандартность подхода, принятого в данном программном модуле. А именно специализированные функции фильтрации. Данная программа призвана сократить время на этапе технологической подготовки производства. Она значительно упрощает работу с заполнением карты исходных данных. Данный программный продукт позволяет без непосредственного обращения к классификатору "разбивать" на поверхности детали, относящиеся к определенному классу.

В заключение отмечу, что данная версия программного модуля с импортом DXF-файлов могла быть внедрена на целом ряде предприятий России и успешно применяться в повседневном рабочем процессе.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Орлов Д.С., Сокольников В.В.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИННОВАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В ДИАЛОГОВОМ РЕЖИМЕ НА ЭВМ

ИННОВАЦИИ — нововведения, являющиеся результатом внедрения в практику достижений науки в области техники, управления, организации труда, в социальной области. Внедрение инноваций требует перестройки сложившегося производства, переучивания и повышения квалификации людей, капитальных затрат. При этом внедрение инноваций. связано с риском не получить необходимый результат и потерпеть убытки. Вместе с тем использование передовых идей является условием выживания предприятий на рынке в условиях жесткой конкуренции, что предопределяет мировую тенденцию сокращения времени между научными разработками и моментом практического использования их в производстве. Успех фирм на рынке во многом зависит от их способности к адаптации инноваций, что предопределяется рядом объективных и субъективных факторов. К ним относятся: наличие в составе фирм специальных служб, ориентированных на инновации, использование маркетинговых принципов диверсификации, квалификация персонала и его психологическая способность к восприятию И. Трудности адаптации к инновациям во многом облегчаются функционированием специальных инновационных фирм и банков, которые специализируются на внедрении и финансировании инноваций, получая при этом существенную выгоду в случае удачи, что оговаривается фирмами при заключении договоров с инновационными подразделениями. Экономико-математическое моделирование и применение современных технологических средств обработки информации внесли принципиальные изменения в методологию планово-производственной и проектно-конструкторской деятельности в строительстве. Хотя разработанные многочисленные математические модели сложных строительных систем отражают с той или иной степенью адекватности динамизм и вероятностный характер процессов, их технологическую и организационную взаимоувязку во времени и пространстве, при создании автоматизированных систем не достигается полная формализация задач организации управления строительством. Во многих случаях такая формализация является в принципе невозможной либо нецелесообразной из-за больших затрат машинного времени, отсутствия четких критериев, многокритериальности задач и др. Не все факторы, характеризующие ход производства, могут быть учтены при построении математических моделей. Поэтому широкое применение получают интерактивные (диалоговые) системы общения человека и ЭВМ. Взаимодействием человека и машины в реальном масштабе времени обеспечивается непрерывный диалог между ними и совместное "конструирование" решений как до начала производственной деятельности, так и в ее ходе. В диалоге с ЭВМ человек меняет свои решения до тех пор, пока не получит желаемые результаты. Такой режим взаимодействия человека с ЭВМ называют интерактивным, а основанные на этом режиме системы управления, планирования, проектирования — интерактивными системами, а при использовании на входе и выходе графической информации — интерактивно-графическими системами.

Интерактивные системы позволяют эффективно решать многие трудно формализуемые задачи. Формальные компоненты передаются на ЭВМ, а неформальные остаются прерогативой человека и легко корректируют и дополняют формальные компоненты через диалоговый режим взаимодействия человека с ЭВМ, осуществляемого по ходу решения задачи.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Орлов Д.С., Сокольников В.В., Чекменев А.Н.

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ БАЗ И БАНКОВ ДАННЫХ ПО УПРАВЛЕНИЮ СЛОЖНЫМИ МНОГОУРОВНЕВЫМИ ОБЪЕКТАМИ И ПРОЦЕССАМИ В ОБРАЗОВАНИИ.

Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки.

Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда.

Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.

Развитие технологий баз и банков данных определяется рядом факторов: ростом информационных потребностей пользователей, требованиями эффективного доступа к информации, появлением новых видов массовой памяти, увеличением ее объемов, новыми средствами и возможностями в области коммуникаций и многим другим. Банк данных — это автоматизированная система, представляющая совокупность информационных, программных, технических средств и персонала, обеспечивающих хранение, накопление, обновление, поиск и выдачу данных.

Главными составляющими банка данных являются база данных и программный продукт, называемый системой управления базой данных (СУБД). База данных является интегрированной системой информации, удовлетворяющей ряду требований: сокращению избыточности в хранении данных; устранению противоречивости в них; совместному использованию для решения большого круга задач, в том числе и новых; удобству доступа к данным; безопасности хранения данных в базе, защиты данных; независимости данных от изменяющихся внешних условий в результате развития информационного обеспечения; снижению затрат не только на создание и хранение данных, но и на поддержание их в актуальном состоянии; наличию гибких организационных форм эксплуатации.

Реализация указанных требований дает высокую производительность и эффективность работы с данными. Главными пользователями баз и банков данных являются конечные пользователи, т.е. специалисты, ведущие различные участки экономической работы. Они различаются по квалификации, степени профессионализма, уровню в системе управления: главный бухгалтер, бухгалтер, операционист, начальник кредитного отдела и т.д. Удовлетворение их информационных потребностей — это решение большого числа проблем в организации внутримашинного информационного обеспечения. Иерархическая модель представляется в виде древовидного графа, в котором объекты выделяются по уровням соподчиненности (иерархии) объектов.

Достоинство иерархической модели данных состоит в том, что она позволяет описать их структуру, как на логическом, так и на физическом уровне. Недостатками данной модели являются жесткая фиксированность взаимосвязей между элементами данных, вследствие чего любые изменения связей требуют изменения структуры, а также жесткая зависимость физической и логической организации данных. Быстрота доступа в иерархической модели достигнута за счет потери информационной гибкости (за один проход по дереву невозможно получить информацию о том, какие поставщики поставляют

В сетевой модели допустимы любые виды связей между записями и отсутствует ограничение на число обратных связей. Но должно соблюдаться одно правило: связь включает основную и зависимую записи. Достоинство сетевой модели БД — большая информационная гибкость по сравнению с иерархической моделью. Однако сохраняется общий для обеих моделей недостаток — достаточно жесткая структура, что препятствует развитию информационной базы системы управления. При необходимости частой реорганизации информационной базы (например, при использовании настраиваемых базовых информационных технологий) применяют наиболее совершенную модель БД — реляционную, в которой отсутствуют различия между объектами и взаимосвязями.

Воронежский Государственный Технический Университет

УДК 681.3

Д. Ю. Гостев, А.А. Килина, А.Н. Чекменев

подсистемА аНАЛИЗА scORM – ПАКЕТОВ: ТЕСТЫ НА СООТВЕТСТВИЕ.

Активное внедрение новых информационных технологий в различные сферы культуры привело к необходимости кардинальной перестройки учебных планов и программ дополнительного профессионального образования. Основное внимание при определении учебных курсов и направлений адаптации обучения и переподготовки уделяется сетевым межведомственным проектам и программам (ЛИБНЕТ, Российские библиотеки в Интернет и др.), что позволяет слушателям формировать новое профессиональное мышление, ориентированное на сетевые режимы работы и новые информационные технологии.

Главной проблемой на сегодняшний день остается разумное сочетание традиционной и дистанционной форм обучения. Некоторые профессиональные курсы, к сожалению, не могут быть трансформированы в дистанционные формы, а другие, наоборот, дадут наибольший эффект именно в форме дистанционного образования, так как сам процесс обучения сформирует новый стиль мышления и необходимые навыки работы.

Таким образом, на наш взгляд, дистанционное образование может послужить основой новой парадигмы развития образования в целом. Сочетание дистанционного образования с традиционным дает возможность выдачи полноценных дипломов о дополнительном образовании.

Для развития дистанционной формы обучения образовательным учреждениям необходимо, в первую очередь, организовать переподготовку профессорско-преподавательского состава, разработать методики дистанционного образования, адаптировать традиционные курсы для новой формы преподавания и разработать новые курсы, в полной мере используя возможности новых информационных технологий.

Использование данной подсистемы будет возможно в следующих случаях: при внедрении стандарта SCORM в системе дистанционного обучения нашей кафедры и других подшефных организаций. Используя подсистему анализа SCORM-пакетов важно знать, что она позволяет лишь анализировать правильность исследуемого пакета, получить более подробную информацию о нем, но не для использования пользователями (студентами ДО).

Предметом разработки является подсистема анализа SCORM-пакетов (тесты на соответствие), которая будет соответствовать следующим функциям, требованиям и характеристикам:

• Необходимость поиска требуемых пакетов в хранилище.

• Проверка пакета на совместимость со стандартом ДО SCORM

• Проверка корректности и целостности SCORM – пакета.

• Анализ корректности и целостности необходимой информации.

• Поиск необходимой структуры соответствующей тестовым заданиям на соответствие.

• Вывод требуемой информации в определённой форме.

• Сохранение полученной информации на заданном носителе.

Диаграмма вариантов использования, описывающая подсистему, представлена на рисунке.

В качестве среды визуального программирования будет использована MS Visual Studio.Net 2008 и язык программирования C#. Visual Studio.Net 2008 является на данный момент наиболее современной средой разработки системных приложений использую библиотеку классов .NET Framework 3.5

УДК 681.3

Н.Г. Гром, Д.Е. Пачевский, А.А. Килина

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УЧЕТА УСПЕВАЕМОСТИ СТУДЕНТОВ НА ОСНОВЕ РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ: ПОДСИСТЕМА «СТУДЕНТ»

Рейтинговая система оценки успеваемости студентов - система организации процесса освоения основной образовательной программы по специальности (направлению) высшего профессионального образования, при которой осуществляется структурирование содержания каждой учебной дисциплины на дисциплинарные модули и проводится регулярная оценка знаний и умений студентов в течение семестра. При рейтинговой системе все знания, умения и навыки, приобретаемые студентами в процессе изучения дисциплины, оценивается в рейтинговых баллах. Рейтинговые баллы набираются в течение всего периода обучения по дисциплине и фиксируются путем занесения в единую ведомость при промежуточном и итоговом контроле.

Система направлена на высококачественную подготовку специалистов, глубокое усвоение студентами изучаемого материала и включает всестороннюю оценку работы студентов в семестре, а также ее учет при выставлении итоговой оценки на экзамене.

Рейтинговая система оценки студентов предполагает усиление контроля над самостоятельной работой студентов в течение всего семестра и позволяет преподавателям и администрации факультета судить о результатах и персональных академических достижениях студентов.

Рейтинговая система оценки успеваемости студентов базируется на следующих принципах:

• структурирование содержания каждой учебной дисциплины на обособленные части - дисциплинарные модули;

• открытость результатов оценки текущей успеваемости студентов;

• неизменность требований, предъявляемых к работе студентов;

• регулярность и объективность оценки результатов работы студентов путем начисления рейтинговых баллов;

• наличие обратной связи, предполагающей своевременную коррекцию содержания и методики преподавания дисциплины;

• строгое соблюдение исполнительской дисциплины всеми участниками образовательного процесса (студентами, профессорско-преподавательским составом, учебно-вспомогательным и административно-управленческим персоналом института).

Таким образом, рейтинговая система имеет ряд преимуществ по отношению к классической:

• возможность организовать и поддерживать ритмичную систематическую работу студентов в течение всего семестра;

• контроль учебной деятельности не носит директивного характера и студенты охотно «зарабатывают» баллы за приобретенные знания и умения;

• повышение посещаемости и уровня дисциплины на занятиях; студентам «выгодно» посещать занятия;

• акцент на психологические особенности молодежной аудитории; уменьшение «сессионного стресса»;

• предсказуемость итоговой оценки, студенты сознательно подходят к ее достижению, и, как следствие, система становится привлекательной для студентов;

• стимулирование творческого отношения к работе как студентов, так и преподавателей.

Кроме явных преимуществ системы для студентов, так же профессорско-преподавательский состав имеет возможность оценить качество и сложность учебного материала, корректировать содержание курсов лекций и сложность аттестационных работ.

Наша задача состоит в создании программного средства, облегчающего централизованный контроль за успеваемостью учащихся и внесение рейтинговых оценок преподавателем на основе аттестационных работ.

Для реализации нашей задачи нам необходима система клиент-сервер с централизованным хранением данных успеваемости и разграничением доступа к этим данным. Для этого была выбрана платформа Web, с использованием языка PHP и сервера баз данных MySql.

Выбранный подход имеет следующие преимущества:

• Централизованное хранение данных об успеваемости учащихся и распределенный доступ к этим данным.

• Логика разграничения доступа храниться на сервере, что повышает безопасность системы.

• Относительная легкость установки и разворачивания серверной части.

• Нет необходимости в специальной клиентской части – доступ к системе можно получить из любого web-браузера.

• Возможность получения доступа, откуда угодно посредством сети Интернет

Основные функции программного средства:

• Разграничение доступа в зависимости от роли пользователя в системе

• Создание и изменение структуры ВУЗа

• Проведение аттестаций и выставление оценок студентам

• Получение данных об успеваемости – рейтингов студентов и групп

Для упрощения разработки и изменения, структура ПС разделена на 3 компонента – модель данных, представление и поведение. Для наших целей мы используем немного упрощенный шаблон MVC. Уровень модели данных представлен библиотекой работы с БД. Для работы была выбрана объектно-ориентированная библиотека SimpleDb. Среди преимуществ данной библиотеки:

• Имеет простой интерфейс. Код, работающий с БД, получается более компактным, по сравнению с аналогами.

• Имеет возможность работы с несколькими серверами баз данных (MySQL, PostgreSQL и InterBase/FireBird), что упрощает перенос ПС с одной СУБД на другую.

• Экранирование спецсимволов и защита от SQL-инъекций.

• Использование подстановочных выражений в SQL запросах.

Для уровня представления данных была выбрана библиотека-шаблонизатор Smarty. Это одна из самых распространенных библиотек для работы с шаблонами. Она компилирует шаблон в исполняемый PHP-код, вследствие этого не затрачивается дополнительного времени для парсинга и построения шаблона – единожды откомпилированный шаблон используется многократно.

Разработка шаблонов производится с помощью вставки в HTML-код специальных Smarty-тегов, позволяющих достичь широкой функциональности и гибкости вывода. Кроме того библиотека имеет большой набор функций для работы с шаблонами и простой программный интерфейс.

Основной компонент системы – Controller, или Поведение, будет реализован в виде набора классов. Он так же будет разделен на несколько компонентов: Front controller, Router, Controller и Action. Front controller представляет единую точку входа для нашего ПС, выполняет подключение и инициализацию используемых библиотек и передачу строки запроса классу Router. Класс Router разбирает строку запроса и выделяет из нее название необходимого Controller и Action, а также переданные параметры, находит и запускает нужный Controller. Компоненты Controller и Action реализуются в виде класса и метода, т.е. например строка запроса «/students/show/7», переданная классу Router заставит его вызвать метод show класса students и передать ему параметр 7.

Для хранения структуры элементов ВУЗа используется набор таблиц Facults, Kafs, Specs, Groups и Students. В них хранятся данные о факультетах, кафедрах, специальностях, группах и студентах соответственно. Каждая дочерняя таблица имеет ссылку на родительскую для представления иерархической структуры.

Набор возможных предметов хранится в таблице Subjects, а преподавателей – в таблице Lecturers. Эти две таблице связаны друг с другом связью «многие ко многим» через таблицу Courses, которая представляет собой список курсов предметов. На таблицу Courses ссылается таблица Attestations, которая хранит в себе данные об аттестациях – дату аттестации, группу, у которой она проводилась, тип аттестации (вынесен в отдельную таблицу Attestation_types) и семестр. Результаты аттестации для каждого студента помещаются в таблицу Results, которая ссылается на таблицу аттестаций, студента и содержит оценку, полученную студентом при аттестации.

Так же база содержит 2 таблицы для управления пользователями – users и roles. Таблица roles содержит в себе название роли, а так же набор полей, означающих то или иное разрешение для пользователя. Таблица пользователей предназначена для хранения аккаунтов пользователей. Она содержит поля: имя пользователя, хэш от пароля пользователя, Ф.И.О пользователя, ссылку на таблицу ролей и необязательное поле link, которое в зависимости от роли ссылается на таблицу кафедр или преподавателей.

Так же для упрощения запросов к базе создано Представление groups_full, которое преобразовывает номер группы и аббревиатуру специальности в привычный вид (например ИТ-041).

Структура базы данных представлена на рисунке.

Разработанная подсистема позволяет снизить трудоемкость учета рейтинга студентов.

Воронежский государственный технический университет

УДК 681.3

Орлов Д.С., Сокольников В.В.