3.1. Технические и программные средства
Для создания и использования автоматизированной системы тестирования знаний и умений студентов выбрано:
- IBM PC совместимый компьютер стандартной конфигурации
- Операционная системаWindows XP Professional
- Среда программирования Borland Delphi, СУБД.
Microsoft Windows XP — это современная операционная система, которая может быть установлена на самых разнообразных компьютерах, в том числе в компьютерных классах ВУЗа. Особенностью Windows XP является то, что она объединяет в себе простоту использования и управления различными функциями и процессами с высокими показателями надежности, экономичности и безопасности. Для этой операционной системы написано множество различных приложений и программных пакетов, в том числе и среда программирования Borland Delphi.
Назначение Delphi:
– разработка многооконных пользовательских приложений;
– создание многофункциональных систем общего назначения;
– проектирование баз данных любой сложности и средств управления БД;
– разработка систем обработки текстовой, графической, видеоинформации и звука;
– создание графической операционной оболочки;
– создание одно- и многопользовательских интерфейсов;
– написание программ с использованием средств Internet;
и многое другое.
Delphi – система программирования, базирующаяся на языке программирования (Object Pascal), имеющая свой редактор, компилятор и отладчик. Написание приложения на Delphi сводится к компоновке на экране объектов, имеющих определенную графическую интерпретацию, и подключению строк кода, как и в программе на любом другом языке. Другими словами, Delphi просто реализует визуальную концепцию программирования. Delphi – это не просто редактор и компилятор. Это могучая среда разработки, значительно облегчающая участь разработчика приложений. В течение многих лет людей занимающихся разработкой приложений вполне устраивали традиционные средства программирования, включающие редактор, компилятор и отладчик. Windows–ориентированные системы разработки, такие как Action, Multimedia ToolBook добавили к этому набору визуальные методы создания интерфейса программ и автоматическую генерацию соответствующего программного кода. Delphi, вобрав в себя все эти черты, идет еще дальше. Например, интерфейс прикладного программирования (API) позволяет писать такие утилиты, которые включаются в интегрированную среду разработки Delphi. Delphi «берет» функциональность кнопки – ее способность отвечать на щелчок мышью и отображать некоторый текст – и «подает» ее в виде объекта известного как компонент. Компоненты хранятся в библиотеке компонентов, содержащей все объекты, необходимые для создания полноценных программ, использующих интерфейс Windows.
Delphi признана продуктом высшего качества целым рядом очень серьезных изданий, неоднократно награждена всевозможными наградами, и даже не в том, что многие разработчики и обычные пользователи выбирают эту систему программирования для создания собственных приложений. Я выбрала Delphi для создания дипломного проекта.
Microsoft Access является самой популярной, на сегодняшний день, настольной СУБД. Ее в связи с удачной маркетинговой политикой Microsoft и наличием ее в стандартной конфигурации устройства Microsoft Office. Кроме того, продукт рассчитан как на начинающего так и на опытного пользователя.
Microsoft Access, обладая всеми чертами классической СУБД, предоставляет и дополнительные возможности. Access — это не только мощная, гибкая и простая в использовании СУБД, но и система для разработки работающих с базами данных приложений. С помощью Access можно создать приложение, работающее в среде Windows и полностью соответствующее вашим потребностям по управлению данными. Используя запросы, вы можете выбирать и обрабатывать хранящуюся в таблицах информацию. Можно создавать формы для ввода, просмотра и обновления данных, а также использовать Access для создания как простых так и сложных отчетов. Формы и отчеты «наследуют» свойства базовой таблицы или запроса, так что в большинстве случаев вы указываете форматы, условия на значения и некоторые другие характеристики данных только один раз.
3.2. Решения по информационному обеспечению
Для решения поставленной задачи разработаны БД, модель которой представлена далее.
3.2.1 Реляционная модель данных.
В 1970 году Коддом была создана реляционная модели данных, вызвавшая всеобщий интерес. Реляционная модель была попыткой упростить структуру базы данных. В ней отсутствовали явные указатели на предков и потомков, а все данные были представлены в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы
Реляционная модель данных некоторой предметной области представляет собой набор отношений, изменяющихся во времени. При создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить данные об объектах предметной области и моделирование связей между ними. Создать реляционную модель можно двумя способами: на основе концептуальной модели или используя принцип декомпозиции. Для построения своей реляционной модели был использован первый способ. Это связано с тем, что принцип декомпозиции не даёт полного представления о предметной области. Построение же реляционной модели на основе концептуальной строится именно на особенностях предметной области, что является очень важным. Приведём определения используемых терминов.
Домен — множество атомарных значений одного и того же типа.
Атомарные данные — наименьшие единицы данных, неразложимые с точки зрения модели.
Если два атомарных значения берутся из одного домена, то их можно сравнивать и выполнять некоторые другие операции.
Атрибут — некоторое подмножество домена, имеющее уникальное имя.
Отношение — на доменах Dl, D2, …,Dn (не обязательно различных) состоит из заголовка и тела. Заголовок состоит из такого фиксированного множества атрибутов Al, А2,…, Аn, что существует взаимнооднозначное соответствие между атрибутами и их доменами. Тело состоит из меняющегося во времени кортежей. Кортеж состоит из значений каждого атрибута по одному значению на атрибут.
R (A1, A2,…, An),
Где R- имя отношения,
А1 – подмножество D1,
А2 – подмножество D2,
An – подмножество Dn.
Построив концептуальную модель на предыдущем этапе проектирования, мы смогли выделить сущности и связь между ними. На основе этого осуществляется построение реляционной модели. Для каждой сущности составляется собственное отношение.
Поскольку строки в таблице не упорядочены, необходима колонка (или набор из нескольких колонок) для уникальной идентификации каждой строки. Такая колонка (или набор колонок) называется первичным ключом (primary key). Первичный ключ любой таблицы обязан содержать уникальные непустые значения для каждой строки. Если первичный ключ состоит из более чем одной колонки, он называется составным первичным ключом (composite primary key).
Внешний ключ — это колонка или набор колонок, чьи значения совпадают с имеющимися значениями первичного ключа другой таблицы. Взаимоотношение между таблицами называется связью (relationship). Связь между двумя таблицами устанавливается путем присваивания значений внешнего ключа одной таблицы значениям первичного ключа другой.
Если все поля связи основной и дополнительных таблиц будут ключевыми говорят, что эти таблицы связаны соотношением один-к-одному . Если же одной записи основной таблицы соответствует несколько записей вспомогательной, говорят, что эти две таблицы связаны соотношением один-ко-многим. Когда записей одной таблицы соответствует несколько записей другой таблицы, то говорят, что эти таблицы связаны соотношением многие-ко-многим.
Группа связанных таблиц называется схемой базы данных. Информация о таблицах, их колонках (имена, тип данных, длина поля), первичных и внешних ключах, а также иных объектах базы данных, называется метаданными.
3.2.2 ER-диаграмма
ER-диаграмма представляет собой стандартный способ определения данных и отношений между ними. Таким образом , осуществляется детализация хранилищ данных. ER-диаграмма содержит информацию о сущностях системы и способа их взаимодействия, классификацию объектов, важных для предметной области (сущностей), свойств этих сущностей (атрибутов) и их отношений с другими объектами (связей).
3.3. Функциональная схема
Для того, чтобы увеличить эффективность промышленных предприятий посредством внедрения компьютерных (информационных) технологий ВВС США предложили и реализовали Программу интегрированной компьютеризации производства ICAM(I-Integrated C-Computer A-Aided M-Manufacturing).
Реализация программы ICAM потребовала создания адекватных методов анализа и проектирования производственных систем и способов обмена информацией между специалистами, занимающимися такими проблемами. Для удовлетворения этой потребности в рамках программы ICAM была разработана методология IDEF (ICAM Definition), позволяющая исследовать структуру, параметры и характеристики производственно-технических и организационно-экономических систем. Общая методология IDEF состоит из трех частных методологий моделирования, основанных на графическом представлении систем:
- IDEF0 используется для создания функциональной модели , отображающей структуру и функции системы, а так же потоки информации и материальных объектов, связывающие эти функции.
- IDEF1 применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков, необходимых для поддержки функций системы.
- IDEF2 позволяет построить динамическую модель меняющихся во времени поведения функции, информации и ресурсов системы.
3.3.1 Концепции IDEF0
Методология IDEF0 основана на следующих концептуальных положениях:
Модель– искусственный объект , представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов.
Блочное моделирование и его графическое представление. Основной концептуальный принцип методологии IDEF– представление любой изучаемой системы в виде набора взаимодействующих и взаимосвязанных блоков, отображающих процессы, операции, действия, происходящие в изучаемой системе.
Лаконичность и точность. Документация, описывающая систему, должна быть точной и лаконичной. Многословные характеристики, изложенные в форме традиционных текстов, неудовлетворительны. Графический язык позволяет лаконично, однозначно и точно показать все элементы (блоки) системы. и все отношения и связи между ними, выявить связи между ними, выявить ошибочные, лишние или дублирующие связи и т. д.
Передача информации. Средства IDEF0 облегчают передачу информации от одного участника разработки модели (отдельного разработчика или рабочей группы) к другому. К числу таких средств относятся:
- диаграммы, основанные на простой графике блоков и стрелок, легко читаемые и понимаемые;
- метки на естественном языке для описания блоков и стрелок, а также глоссарий и сопроводительный текст для уточнения смысла элементов диаграммы;
- последовательная декомпозиция диаграмм, строящаяся по иерархическому принципу, при котором на верхнем уровне отображаются основные функции, а затем происходит их детализация и уточнение;
- древовидные схемы иерархии диаграмм и блоков, обеспечивающие обозримость модели в целом и входящих в нее деталей.
Строгость и формализм. Разработка моделей IDEF0 требует соблюдения ряда строгих формальных правил, обеспечивающих преимущества методологии в отношении однозначности, точности и целостности сложных многоуровневых моделей. Эти правила описываются ниже. Здесь отмечается только основное из них: все стадии и этапы разработки и корректировки модели должны строго, формально документироваться с тем, чтобы при ее эксплуатации не возникало вопросов, связанных с неполнотой или некорректностью документации.
Итеративное моделирование. Разработка модели в IDEF0 представляет собой пошаговую, итеративную процедуру. На каждом шаге итерации разработчик предлагает вариант модели, который подвергают обсуждению, рецензированию и последующему редактированию, после чего цикл повторяется. Такая организация работы способствует оптимальному использованию знаний системного аналитика, владеющего методологией и техникой IDEF0, и знаний специалистов — экспертов в предметной области, к которой относится объект моделирования.
Отделение «организации» от «функций». При разработке моделей следует избегать изначальной «привязки» функций исследуемой системы к существующей организационной структуре моделируемого объекта (предприятия, фирмы). Это помогает избежать субъективной точки зрения, навязанной организацией и ее руководством. Организационная структура должна явиться результатом использования (применения) модели. Сравнение результата с существующей структурой позволяет, во-первых, оценить адекватность модели, а во-вторых — предложить решения, направленные на совершенствование этой структуры.
3.3.2 Основные определения (понятия) методологии и языка IDEF0
Блок: прямоугольник, содержащий имя и номер и используемый для описания функции.
Ветвление: разделение стрелки на два или большее число сегментов. Может означать «развязывание пучка»
Внутренняя стрелка: входная, управляющая или выходная стрелка, концы которой связывают источник и потребителя, являющиеся блоками одной диаграммы. Отличается от граничной стрелки.
Входная стрелка: класс стрелок, которые отображают вход IDEFO-блока, то есть данные или материальные объекты, которые преобразуются функцией в выход. Входные стрелки связываются с левой стороной блока IDEF0.
Функция: деятельность, процесс или преобразование (моделируемыеблоком IDEF0), идентифицируемое глаголом или глагольной формой, которая описывает, что должно быть выполнено.
3.3.3 Функциональная схема автоматизированной системы тестирования
Функциональная модель предназначена для описания реально существующих процессов и реального состояния, они называются моделями «как есть» и «как должно быть».
Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм, при этом изначально строится обобщенная диаграмма А-0, которая постепенно подвергается декомпозиции до достижения необходимого уровня детализации. Такой подход позволяет представить ее наглядной на любом уровне.
На самой ранней стадии построения модели определяются цель и точка зрения модели. Выбор цели осуществляется с учетом вопросов, на которые должна ответить модель, а выбор точки зрения – в соответствии с выбором позиции, с которой рассматривается система.
Цель: обучить и проконтролировать знания студентов.
Точка зрения: преподаватель.
Произведем декомпозицию для детализации модели системы.
Диаграммы декомпозиции А-0
Рассмотрим декомпозицию в случае прохождения пользователем режимов «Упражнения» и «Контроль»
- Ознакомиться с материалом.
Прежде чем тестировать свои знания, студент должен знать материал и тему контроля. Входное воздействие оказывают данные студента. Механизмом является пользователь. Управляющее воздействие — учебно-методический комплекс, на выходе полученная в процессе ознакомления информация.
- Усвоить знания.
Студент проходит режим «упражнения», в котором предлагаются задания, но система оценивает знания, а так же обучаемый может обратиться к справке. Входное воздействие оказывает полученная информация. Механизмом являются пользователь и подсистема тестирования. Управляющее воздействие оказывает учебно-методический комплекс. На выходе готовность к контролю знаний.
- Проверить уровень знаний.
Непосредственный контроль в виде теста. Входное воздействие оказывает готовность к контролю знаний. Механизмом является подсистема тестирования, подсистема проверки правильности ответов, подсистема ввода ответов. Управляющее воздействие оказывает учебно-методический комплекс. На выходе оценка знаний.
- Подвести итоги.
Система подводит итоги, при неудовлетворительной оценке студент может пройти курс обучения снова, и проверить свои знания. Входное воздействие оказывает оценка. Механизмом является подсистема тестирования. Управляющее воздействие оказывает учебно-методический комплекс. На выходе результат, т.е. подводится итог сколько обучаемых на какую оценку прошли обучение.
Рассмотрим декомпозицию в случае, когда преподаватель хочет внести изменения в БД или просмотреть результаты тестирования
- Ввести пароль.
Перед тем как получить доступ к БД задач, БД справок и БД ответов, а также БД результатов тестирования. Входное воздействие оказывают данные преподавателя. Механизмом является подсистема хранения данных и пользователь. Управляющее воздействие оказывает пароль. На выходе открытая БД.
- Редактировать.
В открытую БД вносят изменения, меняют задания, материал справки и их количество, варианты ответов, числовые ответы, формулы, а также сам пароль Входное воздействие оказывает открытая БД. Механизмом является подсистема хранения данных и пользователь. Управляющее воздействие оказывает пароль и учебно-методический комплекс. На выходе внесенные изменения.
- Сохранить.
Внесенные изменения сохраняются, после закрытия БД, пользователь-преподаватель вносит пароль старый или измененный. Входное воздействие оказывают внесенные изменения. Механизмом является подсистема хранения данных и пользователь. Управляющее воздействие оказывает пароль. На выходе результат.
- Просмотреть.
Преподаватель может просмотреть данные БД задач, ответов и результатов тестирования. Входное воздействие оказывает открытая БД. Механизмом является подсистема хранения данных и пользователь. Управляющее воздействие оказывает пароль. На выходе результат.
- Вывести документы.
Преподаватель может вывести на печать данные любой таблицы из БД. Входными данными являются внесенные изменения или данные БД. Механизмом является подсистема формирования и вывода отчетности. На выходе результат.
3.4. Структурная схема
Структурная схема представляет собой упрощенное графическое изображении, дающее представление о взаимной связи отдельных элементов описываемого объекта.
Представим автоматизированную систему тестирования знаний и умений студентов в виде структурной схемы.
Подсистема хранения данных содержит в себе:
- СУБД содержащая в себе:
- БД задач – в данной базе находятся задания для контроля, справки по темам, рисунки к задачам и справкам.
- БД ответов – в данной базе находиться варианты ответов, числовые ответы и формульные.
- БД результатов тестирования– здесь можно просмотреть результаты тестирования, номер группы студентов и их оценки., а так же все данные студента
- Программный модуль доступа к БД – задание пароля, проверка при входе в БД
- Подсистема ввода ответов – отвечает за ввод одного из трех вариантов ответа: вариант, число, формула, а так же содержит в себе:
- Выбор варианта ответа
- Ввод числового ответа
- Ввод формульного ответа
- Подсистема проверки правильности ответа отвечает за правильность ввода ответа.
- Подсистема формирования и вывода отчетности служит для формирования выходной отчетности, которая состоит из печать запросов, форм, отчетов.
3.5. Схема движения данных системы
Для обучаемого:
Студенту необходимо пройти тестирование. Далее проверяет свои знания в разделе «Упражнения», в котором проходит тестирование с возможностью просмотра справки и проверки правильности ответа. Далее непосредственно тестирование, результаты которого записываются в БД результатов тестирования, на выходе получаются документы.
Для преподавателя:
Вводится пароль. Далее вводятся изменения в базы данных, на выходе отчет о внесенных изменениях.
3.6. Схема работы системы
Перед пользователем ставится выбор режима работы системы:
- режим «Упражнения»
- режим «Контроль знаний»
- редактирование/просмотр БД
- выход
Если пользователь выбирает режим «Упражнения», ему предлагаются задания, которые берутся из БД задач. Введенный ответ сравнивается с ответом в БД ответов.
При выборе режима «Контроль знаний», пользователь вводит свои данные: код (номер зачетки) и фамилию. Далее ему предлагаются задания, которые находятся в БД задач. Выбранный или введенный ответ сравнивается с правильным из БД ответов. При 60 % правильных ответов данные и количество правильных ответов заносятся в БД результатов тестирования, а так же формируется отчетная документация.
Пользователь-преподаватель может редактировать или просматривать базы данных. Для этого он вводит пароль и если пароль правильный, то преподаватель имеет открытый доступ к БД, которые он редактирует или просматривает.
3.7. Пример работы программы
Для разработки программы была выбрана среда программирования Borland Delphi 7.
При открытии пользователь видит первый раздел, называемый «Информация» с полным названием системы.
Далее выбирая вкладки студент может выбрать режим работы «Упражнения», «Контроль знаний», а преподаватель так же может редактировать БД ответов и БД задач и просматривать БД результатов тестирования.
Выбрав раздел «Упражнения» пользователь может пройти тренировочный контроль знаний. Ответив на вопрос, пользователь нажимая кнопку «Проверить», может определить правильность введенного ответа. Если ответ не правильный выходит сообщение «Читай теорию», в обратном случае – выходит сообщение «Правильно». Теорию по данной теме можно прочитать, выбрав «Справку». Пользователь может перейти к следующему вопросу, не отвечая на данный.
Выбрав раздел «Контроль» пользователь может пройти контроль знаний. Поскольку в данном разделе пользователь проверяет свои знания на оценку, он не может воспользоваться справкой. Обучаемый должен отвечать на вопросы, может применять в своих вычислениях калькулятором, ссылка на который указана. Далее при окончании тестирования появляется сообщение о количестве правильных ответов. Пользователь всегда может перейти к следующему вопросу, не отвечая на данный.
Пользователь-преподаватель перед началом редактирования должен ввести пароль. Нажав кнопку «Ввод», при правильном пароле, пользователь входит в БД. В полях таблицы он может поменять числовые значения, описание задачи, указать правильный вариант ответа. Если есть необходимость изменить текст задачи, то следует обратится к разделу «Задачи». В списке указывается номер исправляемой задачи, в поле «Описание» вводится обновленное условие задачи, если необходимо выбирается рисунок, вводится код правильного ответа. Если необходимо внести изменения в ответы, то следует обратится к разделу «Ответы», выбирается необходимый вид ответа. При внесении изменений в подраздел «Выбор варианта ответа», обновляется код правильного ответа. При внесении изменений в подраздел «Ввод_ответа» обновляется числовое значение. При внесении изменений в подраздел «Ввод_формулы» вводится обновленная формула. А так же все данные из таблиц можно распечатать. Далее окно закрывается и сохраняются все внесенные изменения.
3.8. Работа программы в режиме «Упражнения»
При работе с программой обучаемый может пройти режим «Упражнения». Ему предлагается вопрос, если студент может на него ответить. Если ставится ответ, его правильность можно проверить, нажав на кнопку «Проверить». Если введенный ответ правильный появляется сообщение «Правильно», в обратном случае — «Читай теорию». Студент нажимает на кнопку «Справка», появляется окно с материалом по данной теме. Изучив материал, студент закрывает окно и продолжает отвечать на вопросы.
4.1. Характеристика программного продукта
Существует множество компьютерных обучающих программ, направленных на обучение, контроль и тестирование знаний студентов, но они реализованы либо не полностью, либо они имеют не эргономичный интерфейс, либо не обеспечивают защиту информации. Отсутствует программа, которая бы включала в себя все составляющие необходимые для обучения и последующего контроля знаний студента: обеспечение защиты информации, разделение доступа к системе преподавателя и обучаемого, эргономически и психологически обоснованный интуитивный графический интерфейс, наличие двух режимов работы программы «Контроль» и «Упражнения», наличие системы ввода ответов трех видов (выбор из предложенных вариантов, числовой, формульный), возможность включения при подготовке ответов калькулятора, возможность в режиме упражнений получения студентом справок при затруднениях, сохранение результатов тестирования, открытость системы для преподавателя, возможность для модификации учебного материала.
Программа может помочь избавить обучаемого от всех рутинных работ по поиску необходимого материала, психологическому стрессу, связанному с проверкой знаний– напротив может помочь найти необходимый материал для правильного ответа на вопрос или решения задачи. Так же программа избавляет преподавателя от огромной затраты времени для проверки работ студентов, для создания персональных заданий и объяснений материала при неудовлетворительной оценке.
В данной части проведём полный экономический анализ по разработке и реализации программы.
4.2. Оценка рынка сбыта программного продукта
При планировании дипломного проекта предполагалось наличие определенного заказчика-потребителя, который определяет основные технические и экономические требования и характеристики. Он выбирает конкурентоспособного поставщика–разработчика, который оценивает возможность реализовать проект с необходимым качеством с учетом ограничения сроков, бюджета и других ресурсов. При этом предполагается, что результаты разработки не обязательно подлежат широкому тиражированию, могут не поступать на открытый рынок, вследствие чего маркетинговые исследования для данного проекта не являются доминирующими и не могут проводиться.
Определим цели, которые преследовались при разработке данной НТПр:
- обеспечение эффективности работы преподавателя
- обеспечение эффективности усвоения ученого материала студентом
Сформулируем требование покупателя и конечного потребителя к потребительским свойствам НТПр:
- Обеспечение защиты информации, разделение доступа к системе преподавателя и обучаемого.
- Эргономически и психологически обоснованный интуитивный графический интерфейс.
- Наличие двух режимов работы программы «Контроль» и «Упражнения».
- Наличие системы ввода ответов трех видов (выбор из предложенных вариантов, числовой, формульный).
- Возможность включения при подготовке ответов калькулятора.
- В режиме упражнений возможность получения студентом справок при затруднениях.
- Сохранение результатов тестирования.
- Открытость системы для преподавателя, возможность для модификации учебного материала.
4.3. Планирование научно-исследовательских работы
Объектом планирования является тема дипломного проекта, а именно «Автоматизированная система тестирования знаний и умений студентов по дисциплинам физико-математического, технического профиля (на примере курса теоретической механики)»
Данная тема, как любая другая, предусматривает деление на стадии, этапы, число которых определяется характером темы, объемом и продолжительностью ее выполнения.
Календарный план разработки включает содержание работ с разбивкой по этапам, назначение ответственных исполнителей по каждому пункту плана, трудоемкость работ, календарный план-график выполнения работ.
4.3.1 Определение стадий, этапов и работ
Весь процесс проведения НИР делится на ряд стадий.
На подготовительной стадии разрабатывалось техническое задание и методика выполнения темы, проводилось технико-экономическое обоснование необходимости и целесообразности выполнения исследований.
На стадии теоретической разработки темы проверяются выдвинутые технические идеи, исследуется возможность их практического претворения, обосновывается выбор методики выполнения темы, способов производства расчетов, методики проведения экспериментов, типов оборудования и измерительной аппаратуры.
На этой стадии изучались и анализировались существующие конструкции, разрабатывались структурные схемы узлов и изделия в целом, давалось технико-экономическое обоснование направлений решения задач.
На стадии экспериментальных работ на макетах и экспериментальных образцах проверялись выдвигаемые принципы работы разрабатываемых изделий, созданных схем, а также другие теоретические вопросы, которые не поддаются разрешению конкретным путем.
На стадии теоретической доработки по результатам экспериментальных работ проводится доработка теоретических исследований, вносятся исправления в разработанные схемы, расчеты, проекты.
На стадии обобщения выводов и составления отчета, прежде всего, проводилось обобщение результатов исследований, знакомство с результатами выполнения аналогичных или параллельных исследований; составляется техническое задание на разработку новых изделий., оформляются рекомендации по внедрению результатов выполненной НИР. Технический отчет включает материалы по определению экономической эффективности темы, её технического уровня, целесообразности применения предложенных принципов и решений, конструкторскую и техническую документации.
На заключительной стадии защиты и закрытия темы результаты НИР обсуждаются на научно-техническом совете и представляются на утверждение заказчику.
4.3.2 Нормирование трудоемкости НИР
На начальном этапе разрабатываются основные требования к предметной области, оформляется техническое задание, проводится технико-экономическое обоснование выполнения исследования, составляется календарный план выполнения работ.
С помощью метода экспертных оценок получаем сведения о трудоемкости НИР в целом или же отдельных этапов выполнения работ. На основании этого выбираем метод экспертных оценок при нормировании трудоемкости. Оценка проводится специалистами-экспертами, и устанавливаются две вероятностные характеристики трудоемкости работы (этапа):
Tijmin — минимально возможная трудоемкость работы при наиболее благоприятных условиях ее выполнения;
Tjjmax – максимально возможная трудоемкость работы при наиболее неблагоприятных условиях ее выполнения.
Далее с помощью формул, принятых в системе сетевого планирования и управления, определяем ожидаемую трудоемкость.
Количественный состав группы экспертов определяется видом работы, сложностью и их новизной, наличием опыта в проведении подобных работ.
Для составления календарных план – графиков выполнения НИР необходимо знать продолжительность выполнения отдельных работ в днях:
Трi – трудоемкость выполнения i – й работы, чел·час (для нашей задачи Трi = tср);где Дрi — продолжительность выполнения i – й работы, дней;
δ – продолжительность рабочего дня, ч (для нашей задачи δ = 6 ч);
Rpi – число работников, одновременно занятых выполнением i – й работы, чел;
Kвн – плановый коэффициент выполнения норм разработчиками (для нашей задачи принимаем Квн=1,0)
Таблица 4.1 — Матрица экспертных оценок
| Наименование этапа | Оценки | tср, чел. час | |||||||||||||||||||
| 1 эксперт | 2 эксперт | 3 эксперт | |||||||||||||||||||
| tmin | tmax | tож | tmin | tmax | tож | tmin | tmax | tож | |||||||||||||
| 1.Разработка ТЗ на проведение НИР | |||||||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |||||||||||
| 1.1 Определение целей и содержания разработки НИР | 15 | 20 | 17 | 16 | 21 | 18 | 17 | 22 | 19 | 18 | |||||||||||
| 1.2 Сбор информации об аналогичных программных продуктах и литературе | 24 | 44 | 32 | 26 | 36 | 30 | 29 | 58 | 41 | 34 | |||||||||||
| 1.3 Формулирование тех. требований для ТЗ на разработку программного продукта | 14 | 20 | 17 | 13 | 19 | 15 | 15 | 25 | 19 | 17 | |||||||||||
| 1.4 Составление ТЗ
| 15 | 16 | 15 | 7 | 8 | 7 | 7 | 15 | 10 | 14 | |||||||||||
| 1.5 Согласование и утверждение ТЗ | 7 | 11 | 10 | 5 | 6 | 5 | 8 | 17 | 11 | 9 | |||||||||||
| 2. Выбор направления исследования | |||||||||||||||||||||
| 2.1 Выбор платформы, ОС и языка программирования | 2 | 3 | 2 | 3 | 6 | 4 | 11 | 12 | 11 | 6 | |||||||||||
| 2.2 Разработка общей методики проведения работ | 25 | 35 | 29 | 15 | 25 | 19 | 36 | 42 | 38 | 28 | |||||||||||
| 2.3 Составление промеж. отчёта | 8 | 10 | 8 | 11 | 15 | 12 | 10 | 12 | 10 | 22 | |||||||||||
| 3. Теоретические и экспериментальные исследования | |||||||||||||||||||||
| 3.1 Составление мат модели | 15 | 16 | 15 | 36 | 42 | 38 | 22 | 30 | 25 | 26 | |||||||||||
| 3.2 Составление блок – схемы программы | 22 | 30 | 25 | 10 | 12 | 10 | 24 | 30 | 26 | 21 | |||||||||||
| 3.3. Разработка базы данных | 95 | 100 | 97 | 56 | 60 | 57 | 120 | 135 | 126 | 93 | |||||||||||
| 3.4. Разработка интерфейса пользователя | 30 | 50 | 36 | 32 | 52 | 20 | 35 | 41 | 37 | 37 | |||||||||||
| 3.5. Разработка запросов и отчетов к базе данных | 100 | 108 | 102 | 100 | 104 | 100 | 68 | 77 | 71 | 90 | |||||||||||
| 3.6. Составление промежуточного отчета и его рассмотрение | 18 | 28 | 22 | 20 | 24 | 21 | 20 | 27 | 23 | 22 | |||||||||||
| 4. Обобщение и оценка результатов исследования | |||||||||||||||||||||
| 4.1. Тестирование автоматизированной системы | 28 | 30 | 28 | 24 | 28 | 25 | 20 | 24 | 21 | 25 | |||||||||||
| 4.2. Оценка полноты решения поставленных задач | 10 | 18 | 13 | 14 | 30 | 20 | 12 | 13 | 12 | 15 | |||||||||||
| 4.3. Коррекция программы | 20 | 32 | 25 | 28 | 34 | 30 | 28 | 30 | 29 | 28 | |||||||||||
| 4.4. Разработка руководства пользователя для работы с системой | 20 | 24 | 21 | 26 | 31 | 28 | 26 | 30 | 27 | 25 | |||||||||||
| 4.5.Оценка результатов работы системы и сдача её в опытную эксплуатацию | 5 | 8 | 12 | 7 | 8 | 14 | 15 | 17 | 16 | 14 | |||||||||||
Одновременно с расчетом трудоемкости происходит определение необходимого состава и квалификации исполнителей НИР. При этом учитываются характер и сложность выпол-нения работ, опыт предшествующих и аналогичных разработок по данной тематике, а так-же рекомендации, содержащиеся в нормативно-справочной и методической литературе.
Численность научно-производственного персонала определенной квалификации, требуемую для выполнения известного объема работ, можно укрупнено определить исходя из суммарной трудоемкости этих работ по следующей формуле:
| Ri=Tiкв/Ф | (4.4) |
Где Ri — численность работников научно-производственного персонала i-квалификация, чел.,
Ti-суммарная трудоемкость работ, выполняемых работниками i-квалификации, в расчете на планируемый год, месяц, чел.,
Ф- действительный фонд времени работы одного работника на планируемый год, месяц, ч.,
кв— коэффициент, учитывающий квалификацию работников (принимается в пределах 0,75…1,0)
Расчет трудоемкости сводится в таблицу
Таблица 4.2. Расчет трудоемкости выполнения НИР по теме
| Наименование этапов и содержания работ | Трудоемкость работы, чел-ч.
| Длительность работ, дн.
|
| 1 | 2 | 3 |
| 1.Разработка ТЗ на проведение НИР | ||
| 1.1 Определение целей и содержания разработки НИР | 18 | 3 |
| 1.2 Сбор информации об аналогичных программных продуктах и литературе | 34 | 5 |
| 1.3 Формулирование тех. требований для ТЗ на разработку программного продукта | 17 | 3 |
| 1.4 Составление ТЗ | 14 | 2 |
| 1.5 Согласование и утверждение ТЗ | 9 | 2 |
| 2. Выбор направления исследования | ||
| 2.1 Выбор платформы, ОС и языка программирования | 6 | 1 |
| 2.2 Разработка общей методики проведения работ | 28 | 5 |
| 2.3 Составление промеж. отчёта
| 23 | 4 |
| 3. Теоретические и экспериментальные исследования | ||
| 3.1 Составление мат модели | 26 | 4 |
| 3.2 Составление блок – схемы программы | 21 | 4 |
| 3.3. Разработка баз данных | 94 | 16 |
| 3.4. Разработка интерфейса пользователя | 38 | 6 |
| 3.5. Разработка запросов и отчетов к базе данных | 91 | 15 |
| 3.6. Составление промежуточного отчета и его рассмотрение | 22 | 4 |
| 4. Обобщение и оценка результатов исследования | ||
| 4.1. Тестирование автоматизированной системы | 25 | 4 |
| 4.2. Оценка полноты решения поставленных задач | 15 | 3 |
| 4.3. Коррекция программы | 28 | 5 |
| 4.4. Разработка руководства пользователя для работы с системой | 26 | 4 |
| 4.5.Оценка результатов работы системы и сдача её в опытную эксплуатацию | 14 | 2 |
4.4. Расчет затрат на разработку научно-исследовательских работы
Статья «Материалы основные и вспомогательные»
Смета затрат представляет собой плановую себестоимость разработки программного средства и составляется на весь объем работ.
Таблица 4.3. Расчет основных и вспомогательных материалов
| № п/п | Наименование материала | Ед.изм. | Кол-во | Цена за ед., руб. | Сумма, руб. |
| 1 1.1 1.2 1.3 | Основные материалы Бумагаписчая формата А4 Дискета CD – RW | Пачка Шт. Шт. | 1 2 2 | 100 12 45 | 100 24 90 |
| Итого основных материалов | 214 | ||||
| 2 2.1 | Вспомогательные материалы Тонер для картриджей | Шт. | 1 | 400 | 400 |
| Итого вспомогательных материалов | 400 | ||||
| Итого затрат | 614 | ||||
| Транспортно–заготовительные затраты (10 %) | 61 | ||||
| ВСЕГО | 675 |
Статья «Амортизация основных фондов»
В этой статье учитываются затраты, связанные с эксплуатацией при проработке решения специального оборудования: компьютера и принтера.
Расчет этих затрат производится с учетом годовых норм амортизации на полное восстановление соответствующего оборудования и времени его использования.
Расчет производится с учетом годовых норм амортизации на полное восстановление соответствующего оборудования и времени его использования:
| Саморт. = Кб·На·Дт/Дq, | (4.5) |
где Кб – балансовая стоимость оборудования, руб.;
На – годовая норма амортизации на полное восстановление, %;
Дт – продолжительность эксплуатации оборудования, дни
Дq – действительный (эффективный) годовой фонд рабочего времени, дни
Продолжительность эксплуатации компьютера: Дт = 60 дней;
Действительный годовой фонд времени : Дq = 290 дней;
Принтер: Дт = 15 дней;
Саморт.=27000 · 0,143 · 60/290 = 798 руб. (компьютер)
Саморт. = 4000 · 0,143 · 15/290 = 29 руб. (принтер)
Таблица 4.4 — Расчет затрат на амортизацию основных фондов
| № п\п | Наименование оборудования | Кол-во, шт. | Балансовая стоимость, руб. | Норма амортизации, % | Стоимость на тему, руб. |
| 1 | Компьютер | 1 | 27000 | 14,3 | 798 |
| 2 | Принтер | 1 | 4000 | 14,3 | 29 |
| Всего | 828 | ||||
Статья «Расходы на оплату труда»
По данной статье учитываются выплаты по заработной плате за выполненную работу, исчисленные на основании тарифных ставок и должностных окладов. Кроме того, по данной статье могут отражаться премии за производственные результаты, надбавки и доплаты за условия труда, оплата ежегодных отпусков, выплата по районным коэффициентам и некоторые другие расходы.
| Сот = 3от · (1 + Кп + Кд + Ко + Кр), | (4.6) |
где 3от — заработная плата ответственного исполнителя по тарифу или окладу за отработанное время, руб.;
| 3от = Тд · Д, | (4.7) |
где Тд — среднедневная заработная плата исполнителей, руб.;
Д — количество дней, отработанных исполнителем, дни;
Кп — коэффициент премиальных доплат (Кп = 0,25);
Кд — коэффициент, учитывающий надбавки и доплаты за условия труда (Кд = 0);
Ко – коэффициент, учитывающий оплату ежегодных отпусков
(Ко = 0,2) ;
Кр – коэффициент районных доплат (Кр = 0,15);
Расчёты расходов на оплату труда сводятся в таблицу 4.5
Таблица 4.5 — Расчет расходов на оплату труда
| № п\п | Исполнители | Суммарная трудоемкость работ по теме, дн. | Дневная тарифная ставка или оклад, руб. | Сумма, руб. |
| 1 | Программист | 50 | 300 | 24000 |
| 2 | Инженер по АСУИО | 10
| 320
| 5120 |
| 3 | Преподаватель
| 6 | 120
| 1152 |
| Всего | 30272 | |||
Статья «Отчисления на социальные программы»
Данная статья учитывает перечисления организации-разработчика во внебюджетные государственные фонды (пенсионный фонд, фонд социального страхования и фонд обязательного медицинского страхования).
| Ссн = Сот · Нсн , | (4.8) |
где Сот — суммарные расходы на оплату труда, руб.;
Нсн — норматив отчислений на социальные программы — 26%, в том числе:
- в пенсионный фонд – 20%;
- в фонд социального страхования – 3,2%;
- в фонд обязательного медицинского страхования – 0,8%;
- в фонд страхования от несчастных случаев – 2%.
Ссн = 30272 · 26/100 = 7870 руб.
Статья «Накладные расходы»
Статья учитывает затраты организации-разработчика на содержание аппарата управления, обслуживающего персонала, расходы на охрану, содержание зданий и сооружений, текущий ремонт, расходы на отопление и освещение, канцелярские и другие общехозяйственные расходы:
| Снр = Сот · Кнр, | (4.9) |
где Кнр— коэффициент накладных расходов. Примем Кнр = 1,5
Снр = 30272· 1,5 = 45408 руб.
Статья «Прочие расходы»
Эта статья предусматривает расходы, не учтенные в других статьях затрат, которые можно отнести на данную тему прямым отчетом. Это могут быть затраты организации, связанные с эксплуатацией вычислительного центра, производственными командировками, приобретением литературы, приобретением программ и некоторые другие затраты.
| Спр= Слит+ Синт + Стел , | (4.10) |
где Спр – сумма прочих расходов, руб;
Синт – оплата за доступ в Интернет, 500 руб;
Слит – стоимость специальной литературы, 1000 руб;
Стел – оплата телефона, 450 руб;
Спр = 500 + 1000 + 450 = 1950 руб.
Сведем все рассчитанные затраты в одной таблице.
Таблица 4.6 — Смета затрат на проработку научно-технического решения
| Статья затрат | Сумма, руб | Структура затрат в % к итогу |
| 1. Основные и вспомогательные материалы | 675 | 1 |
| 2. Амортизация основных фондов | 828 | 1 |
| 3. Расходы на оплату труда | 30272 | 35 |
| 4. Отчисления на единый социальный налог | 7870 | 9 |
| 5. Накладные расходы | 45408 | 53 |
| 6. Прочие расходы | 1950 | 2 |
| Всего затрат | 87003 | 100 |