Исследований и анализа надежности

 

Одним из основных этапов создания любого изделия является определение его области функционирования – ниши данного изделия среди множества ему подобных. После создания опытных образцов обычно выполняются лабораторные, а затем и производственные испытания. По результатам испытаний, а также анализа банка данных эксплуатации подобных изделий определяются статистические характеристики надежности объектов. На основании их анализа делается вывод о том, насколько изделие отвечает требованиям надежности, то есть выполняется статистическая оценка одной из важнейших составляющих качества изделий.

Для позиционирования технических изделий и для анализа ниш различных товаров может быть использована информационная система. К примеру, необходимо определить, какая расфасовка стирального порошка будет пользоваться наибольшим спросом. С помощью социального опроса или анкетирования определяется набор данных как вариационный ряд значений и с помощью информационной системы маркетинговых исследований определяется наиболее востребованный объем упаковки.

Таким образом, имеется необходимость удовлетворения потребностей различных субъектов в статистическом анализе применительно к маркетинговым исследованиям для позиционирования изделий и оценки надежности технических объектов. Объект исследования – вариационные ряды числовых значений характеристик использования изделий, а также вариационные ряды времен безотказной работы, времен восстановления или наладки. На основе первых проводятся маркетинговые исследования ниш, вторые используются для статистического анализа надежности и контроля качества изделий.

Для проектирования информационной системы был применен унифицированный язык создания моделей – UML (Unified Modeling Language). Он помогает отобразить видение системы и дает возможность обсуждать его со всеми заинтересованными лицами. Это делается с помощью набора обозначений и диаграмм, причем каждая диаграмма играет свою роль в процессе разработки. Построение UML-диаграмм выполнялось в программе Rational Rose Enterprise Edition, поэтому созданные диаграммы отражают особенности этого инструмента.

Сначала сформулируем основные требования к системе, и какие задачи она должна решать:

1. Ввод различного типа данных, их редактирование, конвертирование в соответствующий (при необходимости) и просмотр. Для характеристик объекта могут применяться как вариационные ряды, так и последовательности частот и частостей.

2. Соответствующая обработка введенных данных, сортировка и т.д.

3. Запрос у пользователя необходимых для расчета параметров.

4. Расчет характеристик надежности по введенным данным.

5. Вывод соответствующих графиков и отчетов.

6. Поскольку интерфейс программы должен быть максимально дружественен пользователю, информационная система должна иметь оболочку, настраиваемую пользователем.

Визуальное моделирование в UML представляет собой процесс поэтапного спуска от наиболее общей и абстрактной концептуальной модели исходной системы к логической, а затем и к физической модели соответствующей программной системы. Для достижения этих целей вначале строится модель в форме так называемой диаграммы вариантов использования (use case diagram), описывающей функциональное назначение системы.

Непосредственным пользователем системы (актером) является «Пользователь ИС». Ему доступны следующие варианты работы с информационной системой: работа с данными (собственно сами расчеты), работа с формой (просмотр отчетов и информации о системе, настройка интерфейса программы, вычисления на встроенном калькуляторе и др.) и работа с дополнительными модулями – Editor и Converter. Это вполне обособленные программные модули, предназначенные для вспомогательной работы с данными (просмотр данных, их редактирование и конвертирование исходных данных в формат, приемлемый информационной системой). Для упрощения проектирования модель была разбита на 2 модуля (один включает в себя другой). На рис. 153 и 154 приводятся диаграммы этих модулей.

Рисунок 153 – Диаграмма вариантов использования (главная программа)

Полная модель сложной системы допускает некоторое число взаимосвязанных представлений (views), каждое из которых адекватно отражает некоторый аспект поведения или структуры системы. При этом наиболее общими представлениями сложной системы принято считать статическое и динамическое представления, которые, в свою очередь, могут подразделяться на другие, более частные представления.

 

Рисунок 154 – Диаграмма вариантов использования (основной расчет)

 

К статическому представлению относится отражение классов информационной системы в виде диаграммы классов. Разработка логической модели системы в виде диаграммы классов занимает центральное место в процессе проектирования информационной системы. В данной работе статическая модель разбита на собственно диаграмму классов (рис. 155) и конкретизацию классов этой диаграммы (рис. 156). Основными классами являются: интерфейсный класс «Форма»; классы «Модули», «Отчеты», «Исходные данные», «Выборочные расчеты», «Полные расчеты» и класс актера «Пользователь ИС». Отношения между классами в диаграммах, построенных в Rational Rose Enterprise Edition, описываются подобно отношениям в диаграммах вариантов использования.

 

 

Рисунок 155 – Диаграмма классов

 

Рисунок 156 – Конкретизация классов

Для отражения динамических особенностей (аспектов) проектируемой системы применяются диаграммы поведения, которые представлены различными видами диаграмм (состояний, деятельности и взаимодействия). В интерпретации Rational Rose диаграммы состояний и деятельности объединены единым названием – State Machine Diagram. Однако построение их взаимно независимо.

Диаграмма состояний (Statechart) предназначена для отображения состояний объектов системы, имеющих сложную модель поведения. Состояния соединены между собой отношениями ассоциации, над которыми, как правило, надписаны условия перехода из состояния в состояние. В проектируемой системе диаграмма состоит из 3 основных состояний: ввод данных, полный и выборочный расчет. Причем, у ввода данных есть подсостояния, а у расчетов есть списки действий (рис. 157).

Рисунок 157 – Диаграмма состояний

 

 

Диаграмма деятельности – это дальнейшее развитие диаграммы состояний. Она позволяет показать не только последовательность процессов, но и их ветвление и даже синхронизацию. Для построения диаграммы деятельности проектируемой информационной системы были выбраны 4 класса: «Пользователь ИС», «Выборочные расчеты», «Полные расчеты», «Отчеты» (остальные опущены, как имеющие вспомогательное либо сопутствующее расчетам значение) – рис. 158.

 

Рисунок 158 – Диаграмма деятельности

 

Для проектируемой информационной системы можно составить диаграмму кооперации, представленной в 3 аспектах: интерактивная часть (рис. 159) – взаимодействие пользователя системы с различного вида и назначения формами и отчетами, выборочный расчет (рис. 160) и полный расчет (рис. 161) – взаимодействие пользователя с системой в процессе вышеуказанных расчетов.

 

 

Рисунок 159 – Диаграмма кооперации (интерактивная часть)

 

 

Рисунок 160 – Диаграмма кооперации (полный расчет)

Рисунок 161 – Диаграмма кооперации (выборочный расчет)

 

 

Все описанные диаграммы описывают лишь некую абстракцию, существующую лишь виртуально. Для описания более реальной и доступной для понимания физической формы системы применяются диаграммы реализации – диаграмма компонентов и диаграмма развертывания. Диаграмму компонентов проектируемой системы можно рассматривать как диаграмму проекта системы (рис.162) и диаграмму компонентов реализованной системы (рис. 163).

Рисунок 162 – Диаграмма компонентов проекта системы

Рисунок 163 – Диаграмма компонентов реализованной системы

 

 

Поскольку проектируемая информационная система не предполагает сетевую работу, то диаграмма развертывания не строится.

Программная реализация системы была выполнена в среде Borland Delphi 6.0. Проект имел название StatWorks и включал в себя 12 форм интерфейса и более 6,5 тыс. строк исходного текста [29]. В настоящее время программа используется в учебном процессе кафедры «Металлорежущие станки и инструменты» ДГМА.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Грейди Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. – 2-е изд. / Пер. с англ. – М.: Издательство Бином; СПб.: Невский диалект, 2001. – 560 с.

2. Леоненков А.В. Самоучитель UML. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 432 с.

3. Грейди Буч. Язык UML. Руководство пользователя / Грейди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Джекобсон; Пер. с англ. А.А.Слинкин. – 2-е изд., стер. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004.– 432 с.

4. Т. Кватрани. Rational Rose 2000 и UML. Визуальное моделирование. – СПб.: ДМК-Пресс, 2000. – 176 с.

5. UML и Rational Rose / Под ред. У.Боггс, М.Боггс. – М.: Лори, 2001. – 608с.

6. UML / Под ред. М. Фауллера, К. Скотта. – М.: Мир, 1999. – 191с.

7. Шмулер Джозеф. Освой самостоятельно UML за 24 часа. – 2-е издание/ Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. – 352 с.

8. Бабич А.В. Обзор CASE-средств для построения диаграмм UML // Теорія та методика навчання математики, фізики, інформатики: Збірник наукових праць. Випуск 5: В 3-х томах. – Кривий Ріг: Видавничий відділ НМетАУ, 2005. – Т.3: Теорія та методика навчання інформатики. – С. 8-11.

9. Васись Д.В. Информационная система для функционирования кадрового агентства/ Д.В.Васись, А.Ю.Мельников // Сборник докладов 2-го молодежного форума «Информационные технологии в XXI-м веке» (27-28 апреля 2004 г., г. Днепропетровск). – Днепропетровск: ИПК ИнКомЦентра УГХТУ, 2004. – С.31-32.

10. Васісь Д.В. Інформаційна система для функціонування кадрового агентства/ Д.В.Васiсь, О.Ю.Мельников // Інформаційні технології в освіті, науці і техніці: Матеріали IV Всеукраїнської конференції молодих науковців ІТОНТ-2004: Черкаси, 28-30 квітня 2004 р. – Черкаси: ЧНУ, 2004. – С.87-89.

11. Мельников А.Ю. Информатизация функционирования кадрового агентства/ А.Ю.Мельников, Д.В.Васись// Вісн. Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля – Луганськ. – 2004. – №11. – C. 230-234.

12. Мельников А.Ю. Проектирование информационной системы для функционирования кадрового агентства/ А.Ю.Мельников, Д.В.Васись // Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике: Сб. трудов. – Вып. 10 / Под ред. д.т.н., проф. О.Я. Кравца. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2005. – С.14-15.

13. Мельников А.Ю. Объектно-ориентированное проектирование информационной системы для функционирования кадрового агенства/ А.Ю.Мельников, Д.В.Васись // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії: Збірник наукових праць. – №1. – 2005. – Краматорськ: ДДМА, 2005. – С. 233-237.

14. Мельников А.Ю. Автоматизация процесса составления расписания занятий в высшем учебном заведении/ А.Ю.Мельников, Н.М.Сусяк // Комп’ютерне моделювання в освіті: Матеріали Всеукраїнського науково-методичного семінару. – 29 березня 2005р. – Кривий Ріг: КДПУ, 2005. – С.52-53.

15. Сусяк Н.М. Проектирование системы для автоматизации составления расписания занятий в вузе/ Н.М.Сусяк, А.Ю.Мельников // Информационные технологии в XXI веке: Сборник докладов и тезисов III-го Молодежного научно-практического форума (Днепропетровск, 27-28 апреля 2005г.) / Под ред. акад. НАНУ В.В. Пилипенко, д.х.н. М.В. Бурмистра, к.ф.-м.н. Н.Ф. Огданского, к.ф.-м.н. Ю.А. Прокопчука. – Днепропетровск: ИПК ИнКомЦентра УГХТУ, 2005. – C. 189-190.

16. Мельников О.Ю. Проектування системи для автоматизованого складання розкладу занять у вищому навчальному закладі/ О.Ю.Мельников, Н.М.Сусяк // Проблеми прийняття рiшень в умовах невизначеностi: Матерiали мiжнародної науково-практичної конференції (м. Бердянськ, 12-17 вересня 2005 року). – Бердянськ, 2005. – С. 70-71.

17. Мельников О.Ю. Проектування системи для автоматизованого складання розкладу занять у вищому навчальному закладі / О.Ю.Мельников, Н.М.Сусяк // Збірник наукових праць Бердянського державного педагогічного університету (Педагогічні науки). – № 3. – Бердянськ: БДПУ, 2005. – С. 40-46.

18. Мельников А.Ю. Автоматизированное составление расписания занятий в высшем учебном заведении/ А.Ю.Мельников, Н.М.Сусяк // Современные проблемы информатизации в информационных системах и телекоммуникациях: Сб. трудов. – Вып. 11 / Под ред. д.т.н., проф. О.Я.Кравца. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2006. – С.344-345.

19. Мельников А.Ю. Система для автоматизированного составления расписания занятий в высшем учебном заведении/ А.Ю.Мельников, Н.М.Сусяк // Открытое и дистанционное образование. – Томск, 2006. – № 2 (22). – С. 52-57.

20. Мельников А.Ю. Разработка информационной системы для специализированного торгового предприятия/ А.Ю.Мельников, А.В.Руденко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – Харьков, 2005. – №4/2(16). – C. 124-127.

21. Мельников А.Ю. Проектирование информационной системы для специализированного торгового предприятия/ А.Ю.Мельников, А.В.Руденко // Современные проблемы информатизации в информационных системах и телекоммуникациях: Сб. трудов. – Вып. 11 / Под ред. д.т.н., проф. О.Я. Кравца. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2006. – С.37-38.

22. Ольховська О.Л. Проектування інформаційної системифункціонування страхової компанії/ О.Л.Ольховська, О.Ю.Мельников // Информационные технологии в XXI веке: Сборник докладов и тезисов III-го Молодежного научно-практического форума (Днепропетровск, 27-28 апреля 2005г.) / Под ред. акад. НАНУ В.В. Пилипенко, д.х.н. М.В. Бурмистра, к.ф.-м.н. Н.Ф. Огданского, к.ф.-м.н. Ю.А. Прокопчука. – Днепропетровск: ИПК ИнКомЦентра УГХТУ, 2005. – C. 147-148.

23. Мельников А.Ю. Проектирование информационной системы для функционирования страховой компании/ А.Ю.Мельников, О.Л.Ольховская // Современные проблемы информатизации в информационных системах и телекоммуникациях: Сб. трудов. – Вып. 11 / Под ред. д.т.н., проф. О.Я. Кравца. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2006. – С.38-39.

24. Мельников А.Ю. Разработка информационной системы функционирования страховой компании/ А.Ю.Мельников, О.Л.Ольховская // Информационные технологии моделирования и управления: Научно-технический журнал. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2006. – №2 (27). – С.277-283.

25. Мельников О.Ю. Проектування інформаційної системи для невеликої страхової компанії/ О.Ю.Мельников, О.Л.Ольховська // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»: Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Інформатика і моделювання. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2005. – № 56. – С. 91-99.

26. Мельников А.Ю. Методы расчета себестоимости металлопродукции/ А.Ю.Мельников, В.Ю.Гуржиев // Сборник тезисов IV Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Интеллект молодых – производству 2005». – Краматорск, 2005. – С. 130-131.

27. Мельников А.Ю. Автоматизация расчета себестоимости/ А.Ю.Мельников, В.Ю.Гуржиев // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку. Матеріали четвертої Міжнародної науково-технічної конференції 5-8 червня 2006 року / Під заг.ред. В.Д.Ковальова. – Краматорськ: ДДМА, 2006. – С.68.

28. Клочков Е.В. Автоматизация учета и контроля производственной деятельности КиГАЗ «Авиант»: учет и контроль готовой продукции // Збірник (частина 2) тез доповідей IX Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Технологія-2006” (13-14 квітня 2005 р., м.Северодонецк) / СТI СНУ iм. В.Даля. – Сєвєродонецьк, 2006. – С. 59.

29. Мельников А.Ю. Разработка информационной системы для маркетинговых исследований и анализа надежности/ А.Ю.Мельников, В.Л.Аносов, Д.Е.Прекрасный // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – Харьков, 2005. – №1 (19). – C. 122-127.

 

 

Навчальне видання