Общие требования к дипломному проектированию
Дипломный проект должен состоять из следующих обязательных частей:
- задания;
- пояснительной записки;
- графического материала.
3.1. Тематика дипломных проектов должна быть актуальной, соответствовать современному состоянию и перспективам развития науки и техники и по своему содержанию отвечать целям п. 1-1.
Дипломный проект должен содержать самостоятельно выполненную инженерную разработку информационной, измерительной или управляющей системы или ее части, аппаратных средств и программного обеспечения специализированных устройств и систем, программного комплекса, обеспечивающего решение системных или прикладных задач, законченное научное исследование, оформленное в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСПД. Предусматриваются следующие типы дипломных проектов:
- проект типа А, ориентированный преимущественно на схемотехническую разработку аппаратной части проектируемого изделия,
- проект типа Б, ориентированный на системотехническую проработку и анализ функционирования разрабатываемой системы, комплекса или сети;
- проект типа В, ориентированный на разработку микропроцессорного устройства, включая алгоритмическую, схемотехническую и программную проработку;
- проект типа Г, ориентированный преимущественно на разработку средств программного обеспечения ЭВМ, систем и сетей, а также специального, прикладного программного обеспечения;
- проект типа Д, ориентированный на разработку информационной (информационно-поисковой, экспертной и т.п.) системы.
Наличие различных типов дипломных проектов позволяет организовать комплексное проектирование несколькими студентами некоторого объекта (в соответствии с п. 2.3). При этом графический и пояснительный материал у каждого студента должен быть собственный и не должен повторяться.
3.2. Документы, разрабатываемые при дипломном проектировании, должны, как правило, относиться к проектным и соответствовать стадиям технического предложения (в соответствии с ЕСКД). Общий объем разрабатываемых графических документов – 5-8 листов (в пересчете на формат А1) в зависимости от типа проекта. Все приводимые в тексте пояснительной записки схемы, диаграммы, графики должны быть выполнены в размер листа пояснительной записки (формат А4) и оформлены как чертежи.
Все принимаемые инженерные и технические решения и проводимые расчеты конструкций, материалы и технологии обязаны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов, территориальных и ведомственных норм.
3.3. В общем случае при дипломном проектировании разрабатываются следующие группы вопросов:
а) развернутое техническое задание на разработку,
а) анализ состояния решаемой задачи,
б) системотехнические,
в) схемотехнические,
г) конструкторские и технологические,
д) системного программного обеспечения,
е) прикладного программного обеспечения,
ж) эксперименты с макетами устройств, моделями устройств, и программами,
з) организационно-экономические,
в) экологии и охраны труда.
Перечень разрабатываемых в каждом конкретном проекте вопросов и глубина их проработки должны быть определены в задании на дипломное проектирование исходя из условий полного раскрытия темы, целевой специализации дипломника и доведения разработки до практических инженерных решений.
3.4. В дипломном проекте, ориентированном на схемотехническую разработку аппаратной части проектируемого объекта (дипломный проект типа А), преобладает разработка аппаратной части устройства или системы. Примерами подобных тем могут служить:
- разработка универсальных и проблемно ориентированных контроллеров, спецвычислителей и микро-ЭВМ;
- разработка контроллеров систем повышенной живучести;
-разработка контроллеров внешних устройств;
- разработка лабораторных макетов и установок;
- разработка устройств сбора информации и устройств связи с объектами
и т.п.
В проектах типа А должны быть разработаны функциональные, структурные и электрические принципиальные схемы устройства или его части, электрические принципиальные схемы соединений модулей, временные диаграммы работы, выполнены необходимые расчеты электрических схем, быстродействия, точностных характеристик, потребляемой мощности и т.д. В дипломах этого типа должны быть решены конструкторские вопросы на уровне разбиения на конструктивные единицы и организации их соединения, а также, если это предусмотрено заданием на проект, выполнены размещение элементов и трассировка межсоединений. Заданием на дипломный проект могут быть определены: оценка надежности, расчет теплового режима, паразитных электромагнитных связей, уровня помех и т.д. Если разрабатываемый объект является программно управляемым, то необходимо рассмотреть программную модель устройства, программу инициализации, интерфейс и протокол взаимодействия с ЭВМ или основным контроллером. Дипломный проект должен включать разработку методики проверки работоспособности и наладки проектируемого устройства и рекомендации по выбору необходимых для этого приборов и дополнительных устройств.
3.5. Дипломный проект типа Б ориентирован на детальную системотехническую проработку и анализ функционирования системы. Примерами подобных тем могут служить:
- разработка проблемно-ориентированных комплексов;
- разработка измерительных и управляющих систем на базе серийных ЭВМ и контроллеров;
- разработка и анализ систем цифрового автоматического управления;
- разработка локальных вычислительных и корпоративных сетей уровня предприятия с необходимым набором сервисов и свойств таких, как отказоустойчивость, безопасность, управляемость и т.д.
В этих проектах производится структурная проработка системы, определяются альтернативные варианты, структурная схема, набор функциональных модулей, их характеристики, организация связей и взаимодействия. Производится обоснованный выбор аппаратных и программных средств. Определяются компоновка модулей, топология связей, набор программных средств, используемые стандарты и спецификации. Разрабатываются принципиальные электрические схемы межсоединений, даются рекомендации по прокладке кабелей и монтажу системы, комплекса или сети с учетом дополнительных требований по помехозащищённости, надежности, расширению, переходу на новые технологии и т.п., а также указываются конфигурации и настройки соответствующих программных и аппаратных средств.
Заданием на дипломный проект могут быть определены: анализ системы или ее части, анализ информационных потоков, моделирование и оптимизация системы, расчет или экспериментальное определение скоростных и иных характеристик, а также вопросы администрирования, тестирования и наладки.
3.6. Дипломный проект типа В предусматривает комплексную разработку, как правило, микропроцессорной системы или устройства, ориентированного на решение конкретной задачи. Примерами подобных тем могут служить:
- разработка систем цифровой обработки сигналов реального времени;
- разработка спецвычислителей и проблемно-ориентированных контроллеров;
- разработка системы помехозащищенного кодирования и передачи данных
- разработка модулей и блоков систем управления;
- разработка систем контроля и диагностики;
- разработка систем отображения информации.
В проектах этого типа должны быть разработаны общие алгоритмы функционирования устройства, проведен обоснованный выбор доли аппаратных и программных составляющих, разработаны структурные, функциональные и электрические принципиальные схемы аппаратной части, структура и текст программного обеспечения. Должны быть приведены расчеты скоростных и точностных характеристик устройства или системы, а также методики контроля и наладки, при использовании ПЛИС - результаты моделирования в среде их разработки.
Заданием на дипломное проектирование могут быть определены, в разумных пределах, требования соответствующие дипломным проектам типа А и Г.
3.7. Дипломные проекты типа Г и Д ориентированы преимущественно на разработку программного обеспечения (ПО) в рамках общей технической, информационной, системной или сетевой задачи. Состав прорабатываемых вопросов, методы и инструментальные средства разработки многообразны и зависят от функционального назначения программного обеспечения.
В основе проектирования должна лежать системная проработка решаемой задачи.
Это означает, что программное обеспечение следует рассматривать как систему взаимосвязанных функциональных элементов. Если ПО предназначено для управления оборудованием или взаимодействует с аппаратурой на физическом уровне, аппаратную и программную компоненты следует рассматривать и описывать как взаимосвязанные элементы единой аппаратно-программной системы.
На этапах анализа задачи, выбора методов решения, разработки алгоритмов проектируется структура программной системы, определяется состав основных функциональных блоков, прорабатываются вопросы организации межмодульных интерфейсов и интерфейсов с внешними системами. В программных системах, обрабатывающих большой объем структурированной информации, разрабатываются и оптимизируются структуры хранения и процедуры передачи данных.
При разработке информационных систем (проект типа Д) желательно использовать современные методы проектирования информационных систем, основанных на использовании CASE-технологий и средств. При проведении структурного анализа необходимо опираться на модели классов: SADT (Structured Analysis and Design Technique) - функциональные диаграммы, DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных, ERD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы «сущность-связь» или аналогичные, соответствующие уровню описания и принятой методике проектирования.
В информационных системах на базе СУБД (проект типа Д) очень важным является инфологический этап проектирования (исследование структур данных на уровне моделей предметной области), в результате которого строятся инфологические и даталогические модели базы данных. На основе анализа информационного поля предметной области, множества типовых запросов и процедур обработки информации выявляются информационные объекты-сущности, определяются их свойства и связи. В результате инфологического проектирования должна быть получена логическая схема данных, представленная в графической форме в виде иерархической, сетевой или реляционной структуры.
После выбора инструментальной системы (СУБД) выполняется переход к даталогической схеме базы данных, в которой учитываются структурные и функциональные ограничения конкретной СУБД. Для соблюдения ограничений целостности выполняется нормализация реляционных отношений. Полученная схема базы данных представляется в графической или табличной формах.
Кроме логического проектирования информационной структуры, необходимо рассмотреть вопросы системного и физического уровня: общую идеологию организации взаимодействия с информационной системой, разрешения конфликтов и тупиков, управления правами и доступом пользователей, способы представления и размещения информации на носителях, архивацию данных и резервирование, импорта и экспорта информации, защиту от несанкционированного доступа, технические и организационные методы поддержки базы данных в актуальном состоянии и т.д.
На системном этапе разрабатывается структурная схема системы, планируется распределение функций по компонентам, проектируются алгоритмы реализации процедур. Особое внимание следует уделить разработке сценариев работы системы, вопросам организации человеко-машинного взаимодействия с учетом психофизиологических факторов. Разработка экранных форм и выходных документов может вестись как на языковом уровне, так и с применением соответствующих построителей (генераторов) форм и отчетов.
Дипломный проект чисто программного характера должен включать элементы системного программирования, которыми могут быть:
-управление устройствами на физическом уровне,
-взаимодействие с внешней аппаратурой,
-написание драйверов устройств,
-разработка вычислительных процессов сложной структуры (оверлейных программ, взаимодействующих процессов, процессов реального времени),
-управление взаимодействием программных модулей между собой, с операционной системой и иными программными средствами,
-адаптация программных средств к аппаратной среде и установка,
-элементы защиты от копирования и авторизация доступа,
-создание развитого интерфейса пользователя и программной оболочки.
В проекте должны найти отражение обоснование выбора системного программного обеспечения и инструментальных средств, технологии программирования, анализ качества ПО по основным критериям (памяти, быстродействию, требуемым ресурсам) в соответствии с функциональным назначением, вопросы тестирования программных средств.
При необходимости в проекте могут рассматриваться на аппаратном уровне вопросы компоновки системы из блоков с известными архитектурными характеристиками, приводиться данные из описания интерфейсов и протоколов, которые необходимы для разработки программ.
Примерная тематики проектов:
- общесистемное программирование,
- программное обеспечение специализированных систем контроля, управления и обработки информации,
- информационно-справочные системы и системы управления информационными ресурсами,
- клиент-серверные приложения в локальных и глобальных сетях,
- программное обеспечение подсистем САПР,
- математическое моделирование и научно исследовательские системы,
- программное обеспечение обработки сложно структурированной информации и машинной графики,
- программное обеспечение систем коммуникаций, защита данных в системах коллективного доступа.
Пояснительная записка должна содержать разделы описания программной части диплома в соответствии с основными требованиями стандартов Единой системы программной документации (ЕСПД) (ГОСТ 19.002-80).
Оформление рисунков, блок-схем алгоритмов и текстов программ в пояснительной записке должно соответствовать общим требованиям стандартов ЕСКД и ЕСПД. Графический и иллюстративный материал в виде чертежей и плакатов по программной части проекта может содержать:
- функциональные и структурные схемы всей системы в целом и отдельных аппаратно-программных подсистем,
- диаграммы, описывающие функционирование и системные связи (логические схемы баз данных, блок-схемы алгоритмов, схемы программ, данных, систем, потоков и т.д.),
- математические модели в аналитической и графической формах,
- графически оформленные результаты прикладных исследований и машинного моделирования,
- контрольный пример,
- результаты анализа качества программной системы и сравнительные характеристики.
Схемы алгоритмов, программ, данных и систем следует выполнять в соответствии со стандартом предприятия СТП6-У-НГТУ-95 «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем».
При подготовке к защите дипломного проекта следует ориентироваться на возможную демонстрацию работы программных средств перед ГЭК.
Возможно оформление доклада на защите в виде презентации с обязательным согласованием этого вопроса на кафедре.
3.8. Не допускаются к утверждению темы дипломных проектов не позволяющие студенту показать свои знания, умения и навыки, например, такие, как:
- проверочные расчеты существующих вычислительных устройств;
- незначительные модернизации существующих ЭВМ и систем;
- разработка различного рода согласующих устройств и устройств сопряжения, включающих в себя только схемы перекодировки сигналов, усиления и согласования уровней;
- разработка топологии кабельной системы информационной сети предприятия;
-написание отдельных программ, не требующее серьезной системной, алгоритмической и информационной проработки и т.д.
3.9. За время преддипломной практики студент-дипломник обязан:
- составить план работы над темой и согласовать его с руководителем дипломного проектирования. В плане должны быть указаны сроки выполнения основных этапов проектирования (изучение литературы, разработка структурной схемы, проведение расчетов, выполнение экспериментов, разработка вопросов экономики и охраны труда, оформление пояснительной записки, разработка чертежей, срок предъявления дипломного проекта руководителю, срок предъявления дипломного проекта рецензенту и т.д.);
- подобрать материалы необходимые для разработки технической части дипломного проекта;
- подобрать материалы необходимые для выполнения экономической части дипломного проекта и для разработки вопросов охраны труда.
Студент-дипломник обязан поставить в известность письменно заведующего кафедрой, если требования руководителя дипломного проектирования противоречат требованиям данных методических указаний.