Глава III. Разработка программного обеспечения

В настоящее время во все сферы деятельности человека широко внедряются информационные технологии. Это приводит к разработке огромного количества программных средств (ПС) различного функционального назначения. Большинство проблем с ПО возникают из-за того, что способы, которые применяются для сбора, обработки, систематизации, согласования и модификации требований к ПО несовершенны. В процентном соотношении ошибки, которые допускаются на стадии сбора требований к ПО составляют от 40 до 60%.

Технология разработки программного обеспечения это совокупность процессов и методов создания программного продукта.

«Любая технология разработки ПО базируется на некоторой методологии или совокупности методологий. Под методологией понимается система принципов и способов организации процесса разработки программных средств. Цель методологии разработки ПО – внедрение методов разработки ПС, обеспечивающих достижение соответствующих характеристик качества»[3]. «Как и к любому другому продукту к ПО или ПС предъявляются особые требования. Требования это спецификация того, что должно быть реализовано. В них описано поведение системы, свойства системы или ее атрибуты» [8]

Постановка задачи

Разработать программное обеспечение для медицинской информационной системы мониторинга и диагностики состояния спортсмена.

3.2. Техническое задание на разработку (проектирование)

Основные сведения

Настоящее техническое задание распространяется на разработку медицинской системы мониторинга и диагностики состояния потенциального спортсмена.

Данная разработка должна обеспечить сбор, обработку, хранение и систематизацию данных. Может применяться в ДОУ, школах, ВУЗах и других учебных учреждениях, где необходима классификация по медицинским показаниям.

Основания для разработки

2.1 Основания для проведения разработки

Приказ, утверждающий темы выпускных квалификационных работ бакалавра.

2.2 Наименование или условное обозначение темы разработки

Система мониторинга и диагностики состояния спортсмена.

Назначение разработки

3.1 Функциональное назначение

Основным назначением разрабатываемой системы является предоставление пользователю возможности автоматизированной платформы для анализа данных.

3.2. Эксплуатационное назначение

В целях анализа физического состояния здоровья человека программа может использоваться в учреждениях, где предусмотрено использование спортивного инвентаря для выполнения физических упражнений, а также предусмотрено наличие спортивных залов, площадок для занятий спортом. Конечными пользователями системы могут быть сотрудники организаций, а именно тренеры, спортивные консультанты, медицинские работники, дежурные врачи, администрация учреждения.

Требования к программе

4.1. Требования к функциональным характеристикам

4.1.1 Требования к составу выполняемых функций

Система должна обеспечивать следующие функции.

Получение исходных данных:

- сбор данных посредством пульсометра (загрузка файлов);

- ввод данных пользователем;

- чтение данных из XML-файла (или нашего формата).

Выдача результатов:

- выдача результатов в табличной форме;

- выдача результатов в графическом виде;

- формирование отчета по результатам в текстовом формате;

- сохранение результатов анализа.

4.1.2 Требования к организации входных данных

Входные данные программы – показания пульсометра в виде XML файла формата GPX либо другого совместимого формата.

Требования к выходным данным

Выходные данные должны быть представлены в виде графика, а также в виде записей в таблицах базы данных.

4.2 Требования к надежности

4.2.1 Требования к обеспечению надежного (устойчивого) функционирования программы.

Для обеспечения надежного (устойчивого) функционирования программы должен быть выполнен ряд организационно-технических мероприятий:

- бесперебойным питанием персонального компьютера, на котором запущена программа;

- обеспечением защиты от компьютерных вирусов (ГОСТ 51188-98);

- обучением пользователя программы работе с визуальным интерфейсом.

4.1.3 Время восстановления после отказа

- в случае отказа вызванного сбоем в электропитании, либо не фатальным сбоем операционной системы время восстановления, не должно превышать времени перезагрузки операционной системы и запуск программы, при условии соблюдения условий эксплуатации технических и программных средств;

- в случае отказа, вызванного неисправностью технических средств, фатальным сбоем (крахом) операционной системы, время восстановления не должно превышать времени, устранения неисправностей технических средств и восстановления программных средств;

- восстановление данных обеспечивается выполнением операций резервного копирования (обеспечивается пользователем программы).

4.1.4 Отказы из-за некорректных действий оператора

Интерфейс программы должен быть максимально упрощен, чтобы не допустить некорректных действий со стороны оператора. Также рекомендуется запуск программы под учетной записью операционной системы, не имеющей административных привилегий.

4.3 Условия эксплуатации

4.3.1 Требования к численности персонала

Для обслуживания рабочего места где эксплуатируется программа необходим системный администратор, для непосредственной работы – оператор (пользователь).

Системный администратор выполняет следующие задачи:

- поддержание работоспособности технических средств;

- установка (инсталляции) и поддержание работоспособности системных программных средств (операционной системы), а также других системных программных компонентов (библиотек) необходимых для запуска программы.

4.4 Требования к составу и параметрам технических средств

4.4.1 Требования к информационным структурам и внутренним подразделениям

Необходим персональный компьютер с установленным программными средствами (операционная система Windows XP/7/8).

4.4.1 Требования к исходным кодам и языкам программирования

Исходный код проектируемой системы должен быть разработан в среде разработки LabVIEW 2013.

4.4.2 Требования к программным средствам, используемым программой

Необходима установка пакета поддержки запуска программ на LabVIEWверсии не ниже 2013г. (LabVIEWRun-TimeEngine 2013 - (32-bit)). Поддерживаются все основные операционные системы.

4.7 Специальные требования

Взаимодействие с пользователем (оператором) должно быть обеспечено посредством графического пользовательского интерфейса. Просмотр необходимой информации должен быть удобным и быстрым.

4.7.1 Требования к графическому интерфейсу

Графический интерфейс пользователя должен быть организован в виде пошаговой смены элементов (панелей), должен содержать только стандартные элементы управления.

Требования к программной документации

5.1 Предварительный состав программной документации

- техническое задание;

- описание программы;

- руководство пользователя;

Стадии и этапы разработки

6.1 Стадии разработки

Разработка проводится в три стадии:

- разработка технического задания;

- проектирование программного обеспечение (написание исходных кодов);

- внедрение.

6.2 Этапы разработки

Техническое задание должно быть проработано, согласовано и утверждено до начала разработки.

Стадия проектирования программного обеспечение представляет собой следующие этапы работ:

- разработка программной документации;

- разработка программы;

- тестирование программы.

Этапы стадии внедрения:

- подготовка программы к внедрению (создание инсталляционных пакетов);

- передача инсталляционного пакета программы администратору.

6.3 Содержание работ по этапам

Разработку технического задания можно разбить на следующие этапы:

- постановка задачи;

- определение и уточнение требований к техническим средствам;

- определение требований к программе;

- определение стадий, этапов и сроков разработки программы и документации;

- выбор языков программирования и средств разработки;

- утверждение и согласование технического задания.

Этап разработки включает в себя разработку и тестирование исходных кодов программы.

Этап разработки программной документации включает в себя разработку программных документов в соответствии с п. 5.1 «Предварительный состав программной документации» технического задания.

Тестирование программы должны включает в себя следующие виды работ:

- разработка исходных кодов программы, выбор методики тестирования;

- проведение тестирования программы;

- корректировка программы и программной документации по результатам тестирования.

Этап подготовки и передачи программы заключается в формировании инсталляционного пакета – набора программных средств и исполняемых файлов программы, необходимых для запуска на компьютере конечного пользователя.

Порядок контроля и приемки

Тестирование является способом контроля качества программы. Тестирование разрабатываемой программы заключается в подаче различных XML файлов с результатами тренировок и анализ результатов их обработки, тестирование проводится вручную.
После успешного тестирования инсталляционный пакет программы передается заказчику на физическом носителе.

Формат хранения данных

В Интернете пользователи обмениваются разнообразной информацией. Эффективным приложениям требуется время на анализ типов информации, которой одни пользователи, вероятнее всего, будут обмениваться с другими, и на упаковку этой информации, что позволяет правильно ее обработать в принимающей программе. Но есть некоторые случаи, когда наличие более специализированного типа данных позволяет лучше взаимодействовать с пользователем. Для таких ситуаций приложение может обеспечивать поддержку собственных форматов.

Существуют различные виды пульсометров. Каждый из них хранит информацию о тренировке по-своему. Поэтому было решено разработать собственный формат файла для простоты извлечения информации. Был реализован собственный формат XML файла. В XML будут храниться данные с описанием нормативной информации (за норму примем интервал ЧСС, в рамках которого наибольшее время проходила тренировка (интервалы будут различаться в зависимости от возраста)).

Пример «Собственного формата XML для хранения информации о тренировке»:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>

<medical_data>

<!—Блок_с_информацией_о_пациенте —>

<patient_info>

<name>Иван</name>

<second_name>Иванович</second_name>

<surname>Иванов</surname>

<birthday_date>01.08.1990</birthday_date>

</patient_info>

<training_type>Силовая</training_type><!—тип_тренировки —>

<training_time start="2015-03-31 14:55:00" end="2015-03-31 15:55:00" />

<!—Блок_с_информацией_о_значениях_ЧСС —>

<pulse_items>

<pulse_item time="2015-03-31 14:55:00" value="120"/>

<pulse_item time="2015-03-31 14:55:30" value="122"/>

<pulse_item time="2015-03-31 14:56:00" value="123"/>

</pulse_items>

</medical_data>

Выбор среды разработки

NI LabVIEW – графическая среда программирования для быстрого создания комплексных приложений в задачах измерения, тестирования, управления, автоматизации научного эксперимента и образования. LabVIEWпозволяет применять графические методы разработки для задач автоматизации, измерения и управления, в задачах получения данных с оборудования, задачах анализа данных. LabVIEW содержит множество библиотек функций, применимых к различным задачам. Среда LabVIEWявляется наилучшим средством создания приложений, благодаря наглядному блок-схемному подходу и функциональности полноценного языка программирования.[1]

Преимущества языка LabVIEW:

1. Интеграция программ на LabVIEW с другими языками (например C++);

2. Интуитивно понятные средства графического программирования;

3. Средства отладки программ, с подсветкой графических блоков;

4. Возможность интеграции с различным оборудованием (наличие соответствующих библиотек);

5. Наличие большого количества примеров программ;

6. Наличие библиотеки разработки для устройств, работающих в режиме реального времени