Разработка автоматизированной системы управления оценки качества полиграфической продукции

Реферат

 

Пояснительная записка __ страниц, 28 рисунков, 6 таблиц, 15 литературных источников, 7 приложений.

автоматизированная система, контроль качества, C# framework 4.0, штрих-код, учет продукции, контуры, графический анализ, терминал, удаленное управление, БАЗА ДАННЫХ, СУБД MS SQL.

Целью проекта является разработка автоматизированной системы управления оценки качества полиграфической продукции

В первом разделе дипломного проекта проведены теоретические исследования по разработке комплекса оценки качества и учета продукции, произведён обзор существующих технологий и программных средств.

Во втором разделе приведено описание процесса разработки программного обеспечения портала.

Во втором разделе описаны выбранные программные средства и технологии.

В третьем разделе приводится расчет экономических параметров и себестоимость программного средства.

В четвертом разделе дипломного проекта содержатся требования по охране труда и безопасности жизнедеятельности.

В пятом разделе приведено руководство пользователя.

В заключении приведены результаты проделанной работы.

Содержание

 

Введение

1. Теоретические исследования

1.1 Аналитический обзор литературы

1.2 Обзор способов контроля качества при печати

1.2.1 Применение системы видеоконтроля

1.2.2 Позиционирование

1.2.3 Управление

1.2.4 Контроль качества оттисков

1.2.5 Требования к качеству полиграфического исполнения

1.3 Штриховое кодирование

1.3.1 Штриховой код

1.3.2 Виды штриховых кодов

1.3.3 Структура штрихового кода EAN

1.4 Сканеры штрих-кодов

1.5 Патентный поиск

1.6 Вывод

2. Разработка программной системы

2.1 Общая схема работы

2.2 Краткий обзор технических характеристик терминала Cipher 8371

2.3 Модуль обработки информации пришедшей с терминал сбора данных

2.4 Модуль обработки изображения

2.5 Общий алгоритм распознавания

2.6 Модуль работы с базой данных

2.7 Интерфейс системы управления

2.8 Вывод

3. Экономический раздел

3.1 Общая характеристика программного средства

3.2 Исходные данные

3.3 Определение объема программного средства

3.4 Расчет трудоемкости выполняемой работы

3.5 Расчет основной заработной платы

3.6 Расчет дополнительной заработной платы

3.7 Расчет отчислений в Фонд социальной защиты населения

3.8 Расчет отчислений по обязательному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний

3.9 Расчет расходов на спецоборудование

3.10 Расчет расходов на материалы

3.11 Расчет расходов на оплату машинного времени

3.12 Расчет прочих прямых затрат

3.13 Расчет накладных расходов

3.15 Расчет расходов на сопровождение и адаптацию

3.16 Расчет полной себестоимости разработки ПС ВТ

3.17 Определение отпускной цены на ПС ВТ

3.18 Результаты и выводы по расчетам

3.19 Вывод

4. Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности

4.1 Особенности труда пользователя ПЭВМ

4.2 Обеспечение санитарных условий при использовании ПЭВМ

4.2.1 Освещение

4.2.2 Параметры микроклимата

4.2.3 Шум и вибрация

4.2.4 Электромагнитное и ионизирующее излучения

4.2.5 Эргономические требования к рабочему месту

4.2.6 Режим труда

4.3 Эргономика пользовательских интерфейсов

4.3.1 Основные принципы проектирования интерфейсов

4.4 Вывод

5. Руководство пользователя системой

5.1 Описание интерфейса

5.2 Вывод

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Использование системы видеоконтроля качества печати дает возможность оператору печатной машины дистанционно наблюдать изображение запечатываемой продукции в реальном времени, причем с гораздо большей детализированностью, чем невооруженным глазом. Видеоконтроль существенно сокращает отходы бумаги, повышает качество продукции, позволяет увеличить скорость печатной машины, сокращает время подготовки к печати. Наиболее мощные системы видеоконтроля могут автоматически находить различные дефекты печати и подавать сигнал оператору о сбое печатного оборудования. Это делает процесс печати почти полностью автоматизированным.

Создание устройств, выполняющих функции распознавания различных объектов, в большинстве случаев обеспечивает возможность замены человека специализированной автоматизированной системой. Благодаря этому, значительно расширяются возможности сложных систем, выполняющих различные информационные, логические, аналитические задачи. Следует отметить, что качество работ, выполняемых человеком на рабочем месте, зависит от многих факторов (квалификации, опыта, добросовестности и т.д.). В то же время исправная автоматизированная система действует однообразно и обеспечивает всегда одинаковое качество. Автоматический контроль сложных систем позволяет вести мониторинг и обеспечивать своевременное обслуживание, идентификацию помех и автоматическое применение соответствующих методов шумоподавления, позволяет повысить качество передачи информации. Также понятно, что использование автоматических систем в ряде задач может обеспечить невозможное для человека быстродействие.

Так же развитием информационной техники, широким внедрением средств вычислительной техники во многие сферы производства и управления все острее встает вопрос быстрого и надежного ввода информации о том или ином изделии или продукте (товаре) в ЭВМ для последующего решения на них многих задач, связанных с фиксацией факта поступления, получения, отгрузки, продажи, передачи на последующие этапы продукции. Ручной ввод кода изделия, позиции или строки документа или предварительная подготовка данных на машинных носителях требуют больших затрат ручного труда, времени, часто приводит к ошибкам, и поэтому такая технология ввода информации в ЭВМ стала узким местом современных автоматизированных систем обработки данных (АСОД).

В настоящее ведутся большие работы по созданию автоматизированных систем обработки данных с применением машиночитаемых документов (МЧД), одной из разновидностей которых являются документы со штриховыми кодами. К машиночитаемым относятся товаросопроводительные документы, ярлыки и упаковки товаров, чековые книжки и пластиковые карточки для оплаты услуг, магнитные носители.

В связи с этим появились термины "электронные ведомости", "электронные деньги". Наибольшее распространение получают графические шрифты, предназначенные для кодирования и регистрации информации в оптическом диапазоне.

В последнее время наиболее перспективным и быстроразвивающимся направлением автоматизации процесса ввода информации в ЭВМ для ряда областей использования вычислительной техники является применение штриховых кодов.

Штриховой код представляет собой чередование темных и светлых полос разной ширины. Информацию несут относительные ширины светлых и темных полос и их сочетания, при этом ширина этих полос строго определена. Темные полосы называют штрихами, а светлые − пробелами (промежутками). Штриховые коды считываются специальными оптическими считывателями (читающими устройствами) различных типов, включая лазерные, которые, воспринимая штрихи, пробелы и их сочетания, декодируют штриховой код с помощью микропроцессорных устройств, осуществляют заложенные в кодах методы контроля и выдают на табло, в ЭВМ или другие устройства значения этих кодов в определенном алфавите (цифровом, алфавитно-цифровом и пр.). В настоящее время штриховые коды широко используются не только при производстве и в торговле товарами, но и во многих отраслях промышленного производства для идентификации заготовок, изделий, упаковок, обозначения мест хранения, в почтовых ведомствах, транспорте и полиграфии.

Целью дипломного проекта является создания системы, которая будет включать в себя системы видеоконтроля качества продукции и системы учета этой продукции. Данная система является масштабируемой и развертываемой под конкретные задачи предприятия. В данном дипломном проекте будет рассмотрено создание автоматизированной системы.

К основной задаче дипломного проекта относится повышение автоматизации и внедрения новых информационных технологий на предприятиях.

1. Теоретические исследования

1.1 Аналитический обзор литературы

Одной из основных задач решаемых данной системой является анализ качества выпускаемой продукции, с целью повышения конкурентоспособности.

Конкурентоспособность товара - это совокупность характеристик продукта и сопутствующих его продаже и потреблению услуг, отличающих его от продуктов - аналогов по степени удовлетворения потребностей потребителя, по уровню затрат на его приобретение и эксплуатацию. Это способность товара соответствовать ожиданиям потребителей, способность товара быть проданным.

Качество товара является основной составляющей его конкурентоспособности. При определении качества продукта следует пытаться выделить наиболее предпочтительные свойства товара для потребителя. Следует иметь в виду, что придать все желаемые качества товару практически невозможно, да и не имеет смысла с точки зрения требований конкретных сегментов рынка.

Качество включает в себя множество компонентов. Прежде всего, к ним относятся технико-экономические показатели качества продукции, а также качество технологии ее изготовления и эксплуатационные характеристики.

При определении уровня качества товара следует учитывать нормативные составляющие: соответствие продукции обязательным стандартам качества. Это особенно важно в связи с тем, что уже сам по себе факт несоответствия выпускаемого изделия принятым на конкретном рынке стандартам качества снимает вопрос о возможности поставки и сводит на нет всю остальную работу по повышению уровня качества изделия.

интерфейс алгоритм полиграфическая продукция

Разработка и использование системы видеоконтроля продукции, в свою очередь, дает возможность более детально анализировать и регулировать качество выпускаемой продукции.

Наиболее мощные системы видеоконтроля могут автоматически находить различные дефекты и подавать сигнал о сбое или несоответствии нормам выпускаемой продукции.

Создание устройств, выполняющих функции видео контроля или распознавания различных объектов, в большинстве случаев обеспечивает возможность замены человека. Благодаря этому, значительно расширяются возможности сложных систем, выполняющих различные информационные, логические, аналитические задачи. Следует отметить, что качество работ, выполняемых человеком на рабочем месте, зависит от многих факторов (квалификации, опыта, добросовестности). В то же время система контроля качества действует однообразно в рамках постав ленной задачи и обеспечивает всегда одинаковое качество [1].

Система контроля качества позволяет вести мониторинг и обеспечивать своевременное обслуживание, идентификацию несоответствия продукции и автоматическое применение соответствующих методов исправления или оповещения, позволяет повысить качество продукции. Также понятно, что использование данных систем в ряде задач может обеспечить невозможное для человека быстродействие.

Так же развитием информационной техники, широким внедрением средств вычислительной техники во многие сферы производства и управления все острее встает вопрос быстрого и надежного ввода информации, повышения точности и надежности, помехоустойчивости, автоматизации, системности.

Особое место в среде технологий автоматической идентификации занимают технологии штрихового кодирования, на основе распознавания графических штриховых кодов.

Штриховые коды сейчас используются для идентификации продукции, товаров и услуг. Кроме того они используются в работе автоматизированных систем управления (технологические коды автоматизированных систем управления) при автоматизации процессов идентификации физических объектов, учета, хранения и передачи информации о движении товаров, обращения ресурсов в процессе хозяйственной деятельности (автоматизированные склады деталей и продукции).

Штриховое кодирование применяется также для защиты информации от преднамеренного ее искажения или неправомерного использования.

Идея штрихового кодирования зародилась в Гарвардской школе бизнеса в США в 30-е годы. Первое практическое применение датируется 60-ми годами. Широкое использование штрихового кодирования стало возможным в 70-е годы благодаря развитию микропроцессорной техники. Универсальный товарный код (UPC) был принят в США в 1973 г. В странах европейского союза и в России работает: Европейская ассоциация кодирования (EAN - European Article Numbering) и соответствующий код.

Наличие штрихового кода становится обязательным требованием. Такая система информации экономически эффективна, упорядочивает и ускоряет оформление заказов, улучшает учет изделий (товаров), ускоряет оформление документов, упрощает бухгалтерский учет, дает возможность предъявлять претензии к качеству и безопасности изделий.

 

1.2 Обзор способов контроля качества при печати

1.2.1 Применение системы видеоконтроля

На основании сигналов от датчика синхронизации блок управления формирует вспышки стробоскопа; изображение при каждой вспышке регистрируется цветной видеокамерой и передается в блок обработки сигнала, а оттуда на монитор. Блок управления выполняет роль интерфейса с печатником: с клавиатуры можно задать увеличение, выбрать зону оттиска и задать дополнительные параметры [2].

В подавляющем большинстве систем для подсветки изображения используется импульсная лампа небольшой мощности, с энергией вспышки порядка 1.3 Дж. Исключительно короткая продолжительность вспышки обеспечивает эффект "неподвижности" изображения, хотя время экспозиции каждого кадра видеокамерой составляет до 20 мс. Тем не менее вспышка имеет конечную продолжительность - порядка 10−50 мкс, причем с выраженной фазой "затухания". Вследствие этого на больших скоростях все-таки возникает эффект "размазанного" изображения - точно так же, как при фотографировании быстро движущихся объектов.

Длительность вспышки тем короче, чем меньше энергия вспышки. Поэтому для получения четких изображений на максимальной скорости необходимо снижать мощность лампы, что требует применения видеокамер с более высокой чувствительностью. Это влечет за собой еще одну проблему, о которой часто забывают на практике: высокочувствительная камера требует установки в таком месте, где не будет засветки от посторонних источников света. Если печатная машина установлена так, что на материал в зоне контроля попадает прямой свет от осветительных ламп (или, еще хуже, солнечный свет из окна), могут возникать сильнейшие искажения цвета на мониторе.

Импульсным осветителям присущи два принципиальных недостатка: нестабильность энергии вспышки, вызывающая мерцание изображения, и сугубо линейчатый спектр излучения, проявляющийся в сильных искажениях цветопередачи, не поддающихся коррекции. Избежать этих недостатков можно, используя подсветку неимпульсным источником с непрерывным спектром, например, лампой накаливания. Чувствительность и быстродействие современных видеокамер настолько высоки, что достаточно лампы вполне разумной мощности. Однако системы с постоянным осветителем все-таки пока существенно дороже импульсных.

Оптический блок функционально состоит из объектива и видеокамеры. Ведущие производители электронных компонентов на сегодня вполне освоили массовое производство недорогих и компактных интегрированных модулей, включающих объектив и камеру. Управление фокусировкой и диафрагмой объектива производится дистанционно, с помощью команд, подаваемых на микродвигатели.

Видеокамеры, как правило, построены на основе одной ПЗС матрицы (в дорогих системах - на трех матрицах) и формируют выходной сигнал в аналоговом стандарте PAL или RGB. Камеры с выходным сигналом PAL используются только в наиболее простом оборудовании. Системы среднего и дорогого сегмента рынка всегда работают с камерами с RGB выходом, причем на наиболее дорогих используют трехматричные ПЗС камеры. Часть устройств послепечатной инспекции работает с черно-белыми камерами. У них до 10 раз выше разрешающая способность, что позволяет выполнять автоматический контроль читаемости штрих-кода или взаимного расположения меток. Аналоговые сигналы, как известно, сильно подвержены помехам при передаче по длинным кабелям. Поскольку расстояние от камеры до блока обработки может составить десятки метров, в некоторых системах для повышения помехозащищенности сигнал преобразуется в цифровую форму непосредственно в блоке видеокамеры.

1.2.2 Позиционирование

В "поле зрения" камеры даже не при самом большом увеличении попадает только часть оттиска. Пользователю важно, насколько удобно и точно действуют соответствующие функции управления.

Позиционирование поперек полотна выполняется простым перемещением блока видеокамеры по штанге. На узкорулонных машинах блок камеры зачастую находится "под рукой", что позволяет обойтись без дистанционного управления. Камера перемещается вручную с помощью винтового штока или просто на полозьях. На больших машинах блок камеры не так легко доступен, и для его перемещения используют электропривод с помощью зубчатой рейки или зубчатого ремня. Поскольку печатник сразу видит результат перемещения на экране и может скорректировать ошибку, к точности позиционирования не предъявляется высоких требований. Однако очень важно отсутствие люфтов в направляющих, так как даже небольшой перекос камеры может привести к нарушению фокусировки [2].

Позиционирование области просмотра вдоль полотна выполняется программно, за счет изменения задержки относительно начала оттиска. Чтобы область просмотра не смещалась при изменении скорости, задержка должна иметь постоянную величину не во времени, а в процентном отношении к длине оттиска. Для этого необходимо располагать набором опорных меток вдоль полотна. Самый простой вариант - использование в качестве опорных меток зубьев шестерни формного цилиндра. В непосредственной близости от любой удобной шестерни, связанной с приводом цилиндров, устанавливается датчик Холла, выдающий импульс при прохождении каждого зуба. Далее в систему нужно ввести количество зубьев формного цилиндра N, чтобы на каждый N-й импульс вырабатывался строб для включения вспышки. Смещая строб по сетке импульсов, получим перемещение области просмотра относительно оттиска. Очевидно, что настройка получается дискретной - с шагом, равным шагу шестерни. Но для практического применения этой точности более чем достаточно. Иногда привязка к шестерням невозможна. Например, если видеоконтроль устанавливается не на печатную машину, а на перемотчик, шестерни либо отсутствуют в принципе, либо длина окружности цилиндра с шестерней не совпадает с длиной оттиска. В таком случае для формирования сетки опорных импульсов необходимо установить на один из ведущих валов углового формирователя импульсов. Кроме сетки, связанной с движением полотна, нужны стартовые импульсы, привязанные к началу изображения каждого оттиска. Их получают с помощью оптического (ИК) датчика, работающего на просвет. Естественно, стартовые импульсы корректно формируются только при контроле изображения, имеющего хотя бы один контрастный элемент с четкой границей. Лучше всего система работает на материалах типа самоклеящейся бумаги после высечки с удалением слоя.этой системе синхроимпульсы можно получить с любого из пяти датчиков счетчика этикеток. Поскольку длина оттиска не обязана всегда быть кратной шагу энкодера, положение оттиска под камерой в момент вспышки может немного меняться от кадра к кадру. Однако число импульсов на один оборот энкодера составляет обычно несколько тысяч, и поэтому небольшое подрагивание изображения не мешает контролю оттисков даже при максимальном увеличении.

1.2.3 Управление

Даже самый простой набор функций управления требует как минимум десятка кнопок: перемещение вдоль и поперек полотна, увеличение/уменьшение, фокусировка, ввод числа зубьев шестерни. На простейших системах управление выполняется с помощью пленочной или кнопочной клавиатуры, которая может быть размещена на самом блоке видеокамеры. Однако более распространенные варианты - размещение органов управления на системном блоке или в виде отдельного маленького выносного пульта, который крепится в удобном месте. В дорогих системах контроля иногда применяется инфракрасный пульт дистанционного управления, как в телевизоре. Это, конечно, очень удобно, однако есть опасность, что его потеряют или попросту украдут. Некоторые производители идут по пути наращивания числа дополнительных функций, которые потенциально выглядят полезными. Например, интересна возможность запоминания "образцового" оттиска и вывод на экран в соседних окнах эталона и текущего изображения, что позволяет следить за однородностью печати всего тиража. Удобно также сканирование - постепенное автоматическое перемещение зоны обзора вдоль или поперек полотна, позволяющее печатнику вовремя заметить появление локальных дефектов печати. Изобилие дополнительных функций приводит к тому, что для управления системой приходится использовать достаточно мощные устройства ввода - например, отдельный монитор с сенсорным экраном [3].

Большинство производителей строит системные блоки на базе стандартных компьютерных платформ. Это относится и к "железу", и к программному обеспечению. Высокая производительность современных процессоров дает возможность качественной и быстрой обработки видеосигнала; развитые средства программирования и проверенные операционные системы позволяют создать богатый набор функций с удобным управлением; доступность комплектующих упрощает ремонт. Хотя стоит отметить, что некоторые производители идут по более сложному пути, создавая блоки управления на базе специализированных микросхем с низкоуровневым программированием. Набор функций и технические характеристики получаются, конечно, намного скромнее, но зато устройство - практически вечное.

Все производители используют в качестве устройства отображения стандартные компьютерные мониторы с аналоговым входом. Технические требования к монитору крайне невысоки, поскольку разрешение обычно не превышает 640х480 точек. Хотя производители и предлагают в составе своих систем конкретные марки, но в конечном счете это дело вкуса конечного пользователя. На конечный результат это не влияет.

Контроль качества печати иногда выполняют не на печатной машине, а, например, во время перемотки или продольной резки рулона. При некоторых видах печати (дорогостоящие материалы, ценные бумаги, акцизные марки, просто ответственные заказы) производят двойную проверку: контроль качества во время печати и затем контроль готовой продукции. Для этого созданы специальные машины, называемые системами инспекции полотна (web inspection system). Отличие от систем видеоконтроля состоит в том, что производится не выборочная съемка, а полное сканирование всего полотна и автоматическое сопоставление каждого оттиска с эталоном. Естественно, вычислительные мощности блока обработки сигнала на порядки больше, чем в системе видеоконтроля.

Поскольку анализ изображения производит не оператор, а машина, высокая разрешающая способность важнее, чем цветовые характеристики. В системах инспекции чаще используются черно-белые, а не цветные камеры.

Оператор может задать пороговое отклонение от эталона в соответствии с заданным уровнем качества, чтобы система сообщала или о каждой марашке диаметром в десятые доли миллиметра, или только о больших пятнах грязи и больших провалах плотности краски. Возможен автоматический контроль читаемости штрих-кода на каждой этикетке. При обнаружении брака машина останавливает полотно так, что дефектный участок оказывается перед оператором на монтажном столе. Далее можно вырезать бракованный фрагмент, склеить полотно и продолжить контроль.

В технологических процессах со сквозной автоматизацией (от печати до использования этикеток) находят применение системы инспекции, которые не останавливают полотно при выявлении брака, а наносят на дефектное изделие специальную метку. Метка считывается следующим устройством, например, линией наклейки этикеток, и бракованная этикетка просто пропускается.

Системы контроля печати находятся в постоянном развитии. С одной стороны, развитие электронных технологий и совершенствование элементной базы приводят к удешевлению систем. С другой стороны, с развитием технологий становятся доступными такие возможности и функции, которые несколько лет назад казались утопией. Не исключено, что еще через несколько лет системы полного автоматического контроля каждого оттиска будут входить в стандартную комплектацию печатных машин, а обратная связь по управлению приводками станет такой же привычной, как сегодня - дистанционное регулирование тех же приводок.

1.2.4 Контроль качества оттисков

Не только подача краски и приводка определяют качество печатного изображения. Изображения могут сами по себе оказаться насыщены мелкими деталями или заказчик желает убрать некоторые детали изображения. Снижают качество и вероятные дефекты изображения, связанные с бумагой и возникающие в ходе печатного процесса, которые не отражаются в измерительных элементах. Такими дефектами могут быть, например, царапины, вызванные неправильной проводкой бумаги, или "марашки", причиной которых может быть налипание краски на офсетном полотне. Для контроля качества печати, в частности, при работе рулонной машины, применяются оптические инструменты визуального контроля. Они либо позволяют печатнику достаточно быстро определять подобные дефекты, либо предупреждают его о необходимости выполнения корректировки [3]. Подобные системы контроля реализуются на сложных фотосистемах высокого класса. По экранному изображению можно определять отклонения качества репродукции, оценивать и распознавать отклонения по контрольным меткам. Кроме того, на хорошо калиброванных цветных мониторах можно определять также цветовые несоответствия между оригиналом и изображением на оттиске. Однако многое зависит от умения и навыков оператора, поскольку измерение цветовых отклонений посредством видеосистем является относительно неточным процессом.

1.2.5 Требования к качеству полиграфического исполнения

Качество изготовленного тиража книги определяется на основе действующих нормативных документов, которые регламентируют не только качество готовой продукции, но и каждого этапа ее производства для предупреждения брака.

Типовые примеры нарушения качества.

Положение, в соответствии с которым могут быть предъявлены претензии к качеству печатной продукции, не обновлялось с 1982 года, однако приведенный в нем перечень дефектов, описание и критерии бракованной продукции не устарели. Перечислим в качестве примера некоторые из них [4]:

перевернутые, пропущенные, перепутанные полосы, иллюстрации, подписи к ним, заголовки, буквы и знаки на титуле, а также зеркальное расположение текста и иллюстраций;

грубые дефекты воспроизведения шрифта;

тетради блока, отпечатанные с одной стороны ("белый лист") или отпечатанные дважды ("макулатурный лист");

рваные, мятые, грязные листы и другие механические повреждения;

непропечатка, отмарывание краски, многочисленные забитые краской участки текста и иллюстрации, пробивание краски на оборот оттиска, нечеткая сдвоенная печать;

грубые дефекты печати иллюстраций;

несовпадение краев живописного поля у многокрасочных иллюстраций свыше 0,2 мм;

несовмещение красок при многокрасочной печати;

грубое несоответствие цветопередачи на оттиске пробному оттиску, утвержденному издательством;

неправильная вставка блока в переплетную крышку;

некомплектность и непоследовательность элементов блока;

выпадение элементов блока;

грубые дефекты приклейки;

полная потеря товарного вида издания.

Даже не полный перечень дефектов, бракующих экземпляр издания, достаточно обширен, поэтому так необходим систематический контроль со стороны издательства и взаимодействие со специалистами полиграфического предприятия, отвечающими за качество продукции в процессе изготовления тиража издания.

1.3 Штриховое кодирование

1.3.1 Штриховой код

Штриховой код представляет собой чередование темных и светлых полос разной ширины. Информацию несут относительные ширины светлых и темных полос и их сочетания, при этом ширина этих полос строго определена. Темные полосы называют штрихами, а светлые - пробелами (промежутками).

Штриховые коды считываются специальными оптическими считывателями (читающими устройствами) различных типов, включая лазерные, которые, воспринимая штрихи, пробелы и их сочетания, декодируют штриховой код с помощью микропроцессорных устройств, осуществляют заложенные в кодах методы контроля и выдают на табло, в ЭВМ или другие устройства значения этих кодов в определенном алфавите (цифровом, алфавитно-цифровом).

В настоящее время штриховые коды широко используются не только при производстве и в торговле товарами, но и во многих отраслях промышленного производства для идентификации заготовок, изделий, упаковок, обозначения мест хранения, в почтовых ведомствах, транспорте и пр.

Штрих (полоса) - темная зона изображения на однотонном светлом фоне, ограниченная прямыми параллельными линиями или концентрическими окружностями. Элементы штрихового кода наносятся на поверхность носителя, имеющего определенные светотехнические характеристики. При этом штрихи, наносимые с помощью красителей или каких-то других средств, хорошо поглощают свет на определенных длинах волн, а фоновая поверхность хорошо его отражает, что и используется при оптическом считывании.

Пробел - пространство между штрихами. В большинстве кодов в ширине пробела заключена определенная информация, лишь в некоторых кодах пробел - вспомогательная часть изображения и выполняет функцию элемента-разделителя.

Высота и ширина штриха (пробела) - размеры изображения, выраженные в единицах измерения (миллиметрах, долях дюйма) или в безразмерных единицах (модулях).

Модуль - основной размер, которому кратны все величины, определяющие параметры элементов изображения штрихового кода.

Знак - совокупность штрихов и пробелов, несущих закодированную информацию о символе отображаемого алфавита.

Код двуцветный - код, изображение которого содержит информацию на определенных длинах волн в виде темных и светлых штрихов.

Код контролируемый - код, в изображение знаков и кодовых слов которого заложена избыточная информация, обеспечивающая обнаружение ошибки считывания. Правильность прочитанного знака определяется читающим устройством по четности или нечетности суммы штрихов или пробелов, длине знака в модулях, соотношению узких и широких штрихов или пробелов в знаке, относительному расстоянию между элементами изображения знака и общей длины знака.

1.3.2 Виды штриховых кодов

По своей структуре штрих-код представляет прямоугольную область, заполненную горизонтальными штрихами, из которых с помощью специальной аппаратуры можно считать закодированные цифры. В штриховом коде не содержится никакой дополнительной информации, кроме регистрационного номера предприятия и номера товара. Это значение является ключом для доступа к базам данных ЕАN, в которых содержится дополнительная информация о товаре.

Далее рассматриваются штриховые коды, получившие наиболее широкое распространение.

Код Interleaved 2/5 - один из самых простых. Знаки кода, обозначающие цифры от 0 до 9, содержат пять штрихов, два из которых широкие, а три - узкие. Соотношение ширины широкого и узкого штриха составляет 2: 1 или 3:

. В первом случае в знаке изображения 12, а во втором - 14 модулей. Пробелы между штрихами информации не несут, и, как правило, ширина пробела равна ширине узкого штриха. Этот код за рубежом используется для сортировки и учета товаров и изделий на складах, нумерации авиабилетов и пр.

Штриховые коды UPC и EAN получили наиболее широкое распространение для кодирования товаров в производстве и торговле. Первый из них представляет стандарт кодирования, принятый в США, второй - в Европе. Однако в ходе внедрения систем кодирования в практику идентификации товаров коду EAN (European Article Number) отдается предпочтение, в том числе в США, Японии и других странах неевропейского континента.

Сходство кодов UPC и EAN заключается в том, что в них используется для кодирования один и тот же набор знаков: цифры от 0 до 9 и пять вспомогательных символов. Изображение знака содержит два штриха и два пробела. Длина знака, отображающего цифру, равна 7 модулям [4]. Для изображения цифр имеется четыре таблицы соответствия, поскольку в кодах используются знаки, ограниченные слева; знаки, ограниченные справа; знаки с четными и нечетными паритетами. В кодах UPC и EAN набор знаков используется по-разному, исходя из особенностей представления закодированной информации. Коды относятся к непрерывным, контролируемым.

Особенностью этих кодов является то, что в них применяются кодовые слова фиксированной длины. Наибольшее распространение в торговле за рубежом получили 13-и 8-разрядные коды EAN.

Основным принципом кодирования EAN является наличие однозначного идентификационного кода, полученного согласно правилам кодирования EAN для каждого продукта (товара). Все физические параметры кода должны удовлетворять специальным стандартам EAN, с учетом которых создаются и используются соответствующие технические средства записи, считывания и обработки информации штриховых кодов.

1.3.3 Структура штрихового кода EAN

Первые 2-3 цифры - префикс национальной организации;

следующие цифры - это регистрационный номер предприятия внутри национальной организации;

следующая группа цифр - это порядковый номер продукции внутри предприятия;

последняя 13-я цифра - контрольное число. Оно вычисляется из предыдущих двенадцати. Контрольное число вычисляется по определенному алгоритму. Оно отражает последовательность всех значений знаков кода [4].

Ошибочным является мнение о том, что по штриховому коду можно определить страну-производителя. Штриховой код несёт информацию только о том, в какой национальной организации зарегистрировано предприятие.

Штриховой код EAN используется для уникальной идентификации продукции.

Штриховой код на товаре в магазине является эквивалентом как цены, так и наименования покупки. Если два товара отличаются по цене, то они должны иметь различные штриховые коды (номера EAN).

1.3.4 Считывание штриховых кодов

Оптические читающие устройства штриховых кодов, получившие распространение в практике построения автоматизированных систем обработки данных, имеют разнообразные конструкторские решения. Подавляющее большинство читающих устройств содержит встроенные источники подсвечивания, которые повышают вероятность считывания с первого раза. Сканирование изображения штрихового кода выполняется электромеханическими или электронными средствами, а сами устройства чтения могут быть ручными и стационарными.

Малогабаритные ручные читающие устройства, имеющие форму карандаша, удобны для работы оператора, осуществляющего сбор информации. В таких устройствах оптические каналы подсвечивания и чтения, как правило, совмещены. Изображение сканируется перемещением устройства вдоль записи.

Ручные лазерные сканирующие устройства в большинстве своем имеют форму пистолета. Подсвечивание и считывание ведутся по раздельным оптическим каналам. Сканирование может вестись в двух плоскостях.

К стационарным устройствам считывания относятся: щелевой считыватель стол-сканер, стационарный лазерный сканер для складских помещений. Щелевой считыватель предназначен для считывания закодированной информации с пластиковых карт, перемещающихся по щели считывания мимо источника подсвечивания и фотоприемника, за счет чего происходит сканирование штрихового кода. Используются для идентификации личности в медицинских учреждениях, в пропускных системах.

Наиболее сложное устройство - стол-сканер. Он предназначен для сканирования изображения с пяти сторон анализируемого предмета. Стол-сканер позволяет считывать изображение штрихового кода без предварительной ориентации предметов относительно считывающего устройства. Он нашел основное применение в узлах расчета магазинов.

Стационарный лазерный сканер имеет ограниченные угол зрения и глубину считывания. Может считывать коды с двух плоскостей. Стационарные лазерные сканеры предназначены для оснащения высокоавтоматизированных складов. Устанавливаются вдоль транспортерных лент, считывают, расшифровывают штриховые коды товара и передают в систему управления складом для их адресации, хранения и отгрузки.

Работа устройств считывания штриховых кодов основана на контрастной чувствительности.

При маркировке товаров массового производства штриховой код, идентифицирующий товар, наносится на ярлык или упаковку типографским способом. Это почти не отражается на стоимости упаковки, так как дополнительные затраты на создание изображения кода невелики.

Для производства упаковок или этикеток малым тиражом или для единичного производства используются различные печатающие устройства (ПУ), работающие под управлением ЭВМ. Все типы ПУ, применяемых в вычислительной технике, можно подразделить на ударные и безударные [5].

Важное место при применении штриховых кодов в различных областях народного хозяйства занимают вопросы кодирования продукции, товаров, технико-экономической и другой информации для последующего её автоматического считывания и ввода в ЭВМ или другие устройства для дальнейшей обработки и использования в соответствии с целями, определяющими необходимость применения в той или иной сфере штриховых кодов. Проблема тесно связана со всей технологией обработки информации в системах и комплексах, где используются штриховые коды. К этому же кругу вопросов относится и система ведения штриховых кодов, организация контроля за соблюдением всех правил и норм штрихового кодирования.

1.4 Сканеры штрих-кодов

Одним из центральных элементов любой автоматизированной системы управления предприятием розничной торговли является сканер штриховых кодов.

Сканер штриховых кодов - это устройство, которое позволяет считывать информацию с маркировки товара в виде штрих-кода и передавать ее в компьютер, POS-терминал или ККМ.

Покупатели уже успели привыкнуть к этим устройствам, превращающим информацию, закодированную на этикетке со штриховым кодом, во всем понятную запись с наименованием товара и его стоимостью. Но, разумеется, это лишь одна, хорошо видимая область эффективного применения штрихового кодирования. Большое число приложений, связанных со сбором и обработкой закодированной информации, скрыто от покупателей, поскольку осуществляется в служебных помещениях магазинов, складах, производственных цехах, транспортных службах, аптеках, почтах и многих других предприятиях. От того, как руководитель предприятия или специальный сотрудник, отвечающий за внедрение информационных технологий, решат вопросы, связанные с применением сканеров, зависит эффективность работы предприятия [5].

Автоматическая идентификация осуществляет автоматическое распознавание, расшифровку, обработку, передачу и запись информации, большей частью с помощью нанесения и считывания информации, закодированной в штрих-коде. Штрих-коды позволяют быстро, просто, и самое главное точно считывать и передавать информацию о тех предметах, которые нуждаются в прослеживании и контроле. Этикетки со штрих-кодами очень легко приклеиваются практически к любой поверхности, а также могут быть нанесены уже непосредственно на тюбики, конверты, коробки, бутылки, упаковки, книги, мебель, карточки и еще на многие предметы, которые нуждаются в идентификации.

Появление систем автоматической идентификации значительно увеличило скорость, эффективность и точность обработки и сбора информации. Первые применения штрих-кодов, такие как точки розничной торговли, контроль за перемещением, проведение инвентаризаций, определили появление более широких отраслей применения, например учет времени посещения, контроль за рабочим процессом, за качеством, сортировкой, перемещением документов, получением и перевозкой грузов, за доступом к секретным участкам, а также многие другие применения.

Со времени появления штрих-кодов ввод информации стал более точным и быстрым, и все процессы, связанные с обработкой информации, стали более быстрыми и точными. Потребуется достаточно много времени для того, чтобы выяснить назначение или текущий статус той или иной работы, инструментов, материалов, или любого перемещающегося предмета. Штрих-коды помогают отслеживать движения товаров и благодаря этому позволяют экономить время, оперативно отвечать на запросы и реагировать на любые изменения.

Система штрих-кодов открывает потрясающие преимущества для любого рода бизнеса. С помощью штрих-кодов сбор и запись информации становятся более быстрыми и точными процессами, что и позволяет снижать цены, сводить к нулю вероятность ошибок, а также упрощать все процессы товарооборота.

О достоинствах, какие получает организация при использовании штрих-кодирования, говорится много и детально. Самой привлекательной возможностью использования штрих-кодирования является не только уменьшение времени на обслуживание покупателя, но и автоматическое формирование отчетов по продажам в системе реального времени. То есть если на большинство товаров есть штрих-коды, то продавцу не надо в конце дня писать отчет по продажам, т.к. этот отчет формируется автоматически, в течении рабочего дня, при срабатывании штрих-сканера. В последующем, отчет по продажам, автоматически попадая в базу центрального офиса, позволяет значительно повысить эффективность логистики предприятия в целом.

Любой современный сканер штриховых кодов представляет собой компактную комбинацию оптического, электрического и вычислительного устройств. Главная задача сканера - считать изображение, представленное в виде совокупности белых и черных полос (линейный штрих-код) или композиций темных и светлых пятен (двумерный код) и декодировать его в цифровой сигнал. Эти функции выполняет специальный декодер, встроенный в сканер или выполненный в виде отдельного устройства, которое подключается между сканером и головным устройством.

Любой интерфейс, служащий для передачи данных в системе "сканер - компьютер", содержит два уровня - физический (например, кабель или радиочастотный канал связи) и логический (протокол передачи данных). Наиболее распространенными интерфейсами сегодня являются RS232, "разрыв клавиатуры" и USB.

Можно смело сказать, что большинство выпускаемых устройств умеют читать и, что немаловажно, различать все распространенные линейные штрих-коды (UPC/EAN, Code 39, Code 128, Interleaved 2/5 и др.). Происходит это благодаря встроенному в устройство программному обеспечению. Но если специфика работы устройства такова, что на предприятии используется какой-либо один тип штрих-кода, то лучше просто настроить сканер на распознавание именно этого кода. Таким образом, можно не только повысить производительность, но и обезопасить себя от неожиданных результатов считывания посторонних данных.

Важно помнить, что на результат считывания сильно влияет цвет красителя, который использовался для нанесения кода на этикетку или непосредственно на маркируемый предмет. Оптимально печатать штрих-код черным цветом на белом фоне, поскольку именно такая комбинация обеспечивает наилучшие результаты считывания [5]. Как известно, белый фон отражает цвет, а черные штрихи - поглощают. Заметим, что сканеры не различают цвета, зато распознают контрастные зоны. Чем выше контрастное отношение, тем лучше сканер считывает код. Если используется цветной фон или штрихи нанесены цветом, отличным от черного (следует полностью исключить тона с высокой отражательной способностью, типа "серебристый металлик"), сканеру придется изрядно потрудиться, читая такой код. Наихудший выбор - красный цвет, поскольку сканеры используют его для подсветки. Оптические системы некоторых сканеров имеют красные фильтры, что делает красный цвет практически для них невидимым.

Существует несколько классификаций сканеров:

по типу подсветки штрихового кода - светодиодные, лазерные и не требующие подсветки;

по типу светоприемника - на фотодиоде;

по типу исполнения - стационарные, ручные, комбинированные (стационарные/ручные).

В свою очередь лазерные сканеры делятся на однолучевые и многолучевые, с одним сканирующим окном и с двумя (биоптические). CCD сканеры можно разделить на контактные и бесконтактные, линейные (классические CCD сканеры) и фото-сканеры (image-сканеры).

Обычно принято выделять следующие типы сканеров:

перьевые (wand-сканеры);

ручные CCD-сканеры;

ручные фото-сканеры (image-сканеры);

ручные лазерные;

стационарные многолучевые проекционные лазерные;

стационарные многолучевые встраиваемые лазерные;

комбинированные многолучевые лазерные (стационарные/ ручные);

биоптические.

Ручные перьевые сканеры - самые простые и экономичные устройства для считывания штриховых кодов. Они имеют небольшой размер и вес, очень надежные и недорогие. В перьевых сканерах используется маломощный источник света, луч которого должен пересечь линейный штриховой код. Оператор, плотно прижимая рабочую поверхность перьевого сканера к этикетке, вручную проводит вдоль всего кода - считывать можно с любого конца этикетки, но пропустить хотя бы часть кода нельзя.

Необходимо иметь в виду, что технологические особенности перьевых сканеров предъявляют весьма жесткие требования к свойствам этикеток со штриховыми кодами [5]. На результат считывания влияют такие параметры, как скорость и угол перемещения луча. Оператор должен иметь определенный навык работы с перьевым сканером. Кроме того, существует опасность повреждения этикетки при контакте со сканером в том случае, если носитель или защитное покрытие этикетки оказываются недостаточно прочными.означает прибор с зарядовой связью (ПЗС). Фактически, в CCD-сканерах применяется та же технология захвата изображения, что и в знакомых всем факсимильных аппаратах. От перьевых сканеров такие устройства отличаются тем, что вместо луча света здесь используется подсветка, перекрывающая весь штрих-код. Существуют контактные и бесконтактные CCD-сканеры. Контактные модели представлены наиболее широко. Как и все CCD-сканеры, они компактны и имеют небольшой вес.

Такие сканеры не нужно перемещать вдоль штрих-кода. Достаточно приложить устройство к этикетке, нажать на кнопку - и сканирование выполнено. Отсюда и не столь высокие требования к оператору, применяющему устройству.

Контактные CCD-сканеры хорошо подходят для работы со штриховыми кодами общего назначения, ими часто оборудуют POS-терминалы. Однако, такие сканеры плохо работают с кодами, нанесенными на выпуклые и нерегулярные поверхности. Также проблематична работа в условиях яркого внешнего освещения, поскольку оно может создавать сильные помехи (засветки). Бесконтактные CCD-сканеры оснащены более мощными светодиодами, создающими яркую линию освещения штрих-кода, а также более чувствительными фотодатчиками, позволяющими захватывать изображения.

Ручные лазерные сканеры, предназначенные для POS - приложений, имеют рабочую зону до 20-110 см, а сканеры для специальных приложений поддерживают сканирование на расстояниях до 10 м. Лазерные сканеры просты и удобны, интуитивно понятны в использовании. Узкая полоса лазерного излучения хорошо видна, что помогает легко позиционировать устройство. Такие сканеры эффективно работают как в POS-приложениях, так и в системах управления товарными потоками и складами.

Развитие и удешевление лазерных технологий в последние годы привели к тому, что ручные лазерные сканеры сравнялись по ценам с CCD-сканерами. К тому же на некоторые модели дается пятилетняя гарантия на сканер и пожизненная на сканирующий элемент.

Ручные фото-сканеры (image-сканеры) являются разновидностью CCD-сканеров. Отличие состоит в том, что фото-сканеры оснащены такой же CCD-матрицей, какой оснащаются видеокамеры и цифровые фотоаппараты. Фото-сканер считывает полностью весь образ кода, поэтому сканер не нужно ориентировать специальным образом относительно штрихового кода. Это упрощает работу оператора. Однако стоимость фото-сканеров значительно превышает стоимость линейных CCD-сканеров и некоторых моделей лазерных сканеров.

Стационарные многолучевые лазерные сканеры - самый распространенный тип сканеров в розничной торговле. Сама история использования сканера в магазине началась в 1974 году с многолучевого сканера, встроенного в кассовый прилавок (Супермаркет Marsh, г. Троя, штат Огайо).

Стационарный сканер создает рабочую зону, состоящую из множества пересекающихся лазерных лучей (обычно 16-20). При этом значительно упрощается позиционирование кода в такой рабочей зоне: для успешного сканирования достаточно, чтобы один из лучей пересек все штрихи кода.

Важным достоинством стационарных сканеров является то, что у кассира свободны обе руки. Значит, он может полностью сконцентрироваться на обслуживании покупателя и, например, не только сканировать товар, но и упаковывать его в пакеты.

В зависимости от типа исполнения стационарные сканеры могут быть установлены на кассовом прилавке (проекционный сканер) либо встроены в него (встраиваемый сканер).

Комбинированные многолучевые лазерные сканеры называется так потому, что он может работать как стационарный многолучевой сканер, однако для удобства сканирования в некоторых случаях кассир может взять его в руки. Это один из самых ранних типов сканеров, появление которого стало возможным только в результате развития лазерных технологий и уменьшения размеров многолучевого сканирующего элемента.

Условно комбинированные сканеры можно разделить на два подтипа: сканеры, которые преимущественно используются как ручные, и сканеры, которые преимущественно используются как стационарные.

Первые модели комбинированных сканеров имели только многолучевую развертку. В настоящее время выпускаются модели, которые наряду с многолучевым режимом сканирования имеют возможность однолучевого линейного сканирования. Это расширяет сферы применения таких сканеров (работа со штрих-кодовым меню и т.п.).

Комбинированные сканеры имеют более узкую рабочую зону по сравнению с классическими стационарными сканерами. Поэтому они не рекомендуются для использования в больших супермаркетах и гипермаркетах. Однако они идеально подходят для магазинов при автозаправках, магазинов одежды, обуви, магазинов хозяйственных товаров и строительных материалов, а также для аптек.

1.5 Патентный поиск

В соответствии с темой дипломного проекта был проведен патентный поиск в области проектирования и разработки баз данных. В ходе патентного поиска была изучена научно-техническая и патентная информация:

описание изобретений к патентам;

заявки на изобретения;

рефераты иностранных изобретений.

Результаты поиска сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 - Результаты патентного поиска

Страна	Номер патента	Название патента
Российская Федерация	2260208/12	Способ факсимильного распознавания печатной продукции
Российская Федерация	2150748/12	Устройство для контроля качества отпечатанных листов, в частности, ценных бумаг

1.6 Вывод

Использование сформулированных выше принципов при создании автоматизированной системы управления качества печатной продукции, позволяют повысить эффективность производства печатной продукции. Эти принципы можно рассматривать как неотъемлемую часть общей технологии создания автоматизированной системы.

2. Разработка программной системы

2.1 Общая схема работы

Автоматизированная система состоит из 3 модулей:

модуль работы с базой данных;

модуль обработки изображения;

модуль обработки пришедшей информации с терминала сбора данных.

Все модули реализованы на языке C# c применением.netFramework 4.5, однако очевидно, что можно реализовать данную систему схожим образом используя другой язык программирования.

Работа автоматизированной системы начинается с того что подключается дополнительное оборудование.

В данной дипломной работе использовалось следующее вспомогательное оборудование:камера (1.3MHDWebCam);

терминал сбора данных (CipherLAb 8371).

На следующем этапе задаются основные настройки работы программы. Настраивается сетевое подключение, устанавливаются настройки камеры, подключается база данных.

Оператор может управлять системой, используя клавиатуру и мышь. Вся информация, полученная в ходе выполнения программы, может быть сохранена в виде файла на жестком диске либо занесена в базу данных. Результатом выполнения данного программного продукта будет формирования таблиц баз данных с занесением в них соответствующей информации.

2.2 Краткий обзор технических характеристик терминала Cipher 8371

Сканер штриховых кодов - это устройство, которое позволяет считывать информацию с маркировки товара в виде штрих-кода и передавать ее в компьютер, POS-терминал или ККМ.

Терминал CipherLab 8371 способен работать с большими и сверхбольшими базами данных (расширенная память) в режиме реального времени. Радиочастотный интерфейс терминала соответствует стандарту 802.11b/g. В качестве радиочастотного приемо-передатчика можно использовать любую доступную точку доступа 802.11b/g (AccessPoint).

Скорость обмена, по радиоинтерфейсу, выбирается устройством автоматически от 1 до 54 Мбит/сек, в зависимости от условий связи.

В таблице 2.1 приведены основные технические характеристики терминала сбора данных.

Таблица 2.1 - Технические характеристики сканера сбора данных

Характеристика	Описание
Процессор	16-битный CMOS процессор, пониженное энергопотребление
Память	10 Мб SRAM; 2 Мб Flash
Считывающее устройство	Лазерный сканер; Светодиодный сканер (CCD)
Расстояние считывания	Лазерный - до 95 см; светодиодный - до 20 см
Скорость сканирования	Лазерный - 36 скан/сек; светодиодный - 100 скан/сек
Операционная система	DOS-подобная
Дисплей	128Ч64 точек, ЖК индикатор (FSTN) со светодиодной подсветкой
Клавиатура	24 цифровые или 39 алфавитно-цифровые резиновые кнопки
Интерфейс подключения	RS-232, IrDA, USB, IEEE 802.11b/g Wi-Fi
Время работы без подзарядки	более 100 часов
Рабочая температура	от - 20°С до +60°С
Средства программирования	C, BASIC, "Генератор приложений",1С-компонента, OLE-компонента
Габаритные размеры	170 x 77 x 37 мм
Вес	250 г (с батареей)

2.3 Модуль обработки информации пришедшей с терминал сбора данных

В первую очередь, перед созданием каких-либо элементов взаимодействия с пользователем, необходимо создать программное обеспечение для связи с терминалом сбора данных. Используемый терминал сбора данных работает на стандартных протоколах обмена данных в сети, поэтому сервер, который отвечает за установку связи и обмен данным построен на архитектуре клиент-сервер с использованием механизма сокетов.

Созданный сервер обеспечивает подключение клиентов по сети wi-fi, на основе протокола TCP. Выбор именно это протокола обусловлен тем, что данных механизм, с предварительной установкой соединения, гарантирует уверенность того что информация доставлена. Такая уверенность еще обусловлена тем, что существует возможность создания повторного запроса при потере или дублировании полученной информации. Поскольку данный сервер постоянно находиться в состоянии прослушивания, то чтобы не нарушать работы всего комплекса, он реализован в виде отдельного потока. Данный модуль реализован при помощи следующего программного кода:

= port;= newThread (newThreadStart (ServStart));. IsBackground = true;. Start (); // запустили поток. Стартовая функция

Listener = newTcpListener (IPAddress. Any, LocalPort);. Start (); // начали слушать

{= Listener. AcceptTcpClient (); // пробуем принять

// клиента

}

{. Abort (); // уничтожить поток;

}(ClientSock. Connected)

{(true)

{= ClientSock. GetStream (); // чтение сообщения

int i = stream. Read (bytes, 0, bytes. Length);= System. Text. Encoding. UTF8. GetString (bytes, 0, i);

Листинг 2.1 - Создание потока сервера

Поскольку информация, пришедшая от терминала, передается в виде строки с параметрами, то перед отправкой ответной информации на терминал или на форму, данную информацию необходимо разобрать на составляющие и обработать. Каждое сообщение от терминала, пришедшее на сервер, начинается с ключевого слова "STAT" с номером, которой идентифицирует выбор состояния на терминале (приложение Ж).

На следующем этапе часть сообщения отправляется на главную форму (рисунок 2.1) и отображается в виде соответствующих значений полей или значений переменных, после чего обрабатывается и отправляется в виде строки такого же формата.

Рисунок 2.1 - Отображение пришедшей информации от терминала

На серверной части приложения реализованы функции проверки повторяющейся информации. Данные функции реализованы при помощи следующего программного кода:

if (temp_scan == scan)

{= "STAT201Ошибка;; 1Этот лист уже +считан;;; 1 (предыдущий);;; \r";_kod = "12";

}(scan == "1011999900099995")

{= "STAT20; 2Принудильное;; 2Завершение;; 2Партии;;; \r";

}(scan == "1012999900099994")

{= "STAT20; 2Выполнен;; 2Снимок;; 2Экрана;;;; \r";(npart! = number_partii&& scan! = "1011999900099995"&& scan! = "1012999900099994")

{ send = "STAT20; 2Ошибка;;; 2Не совпадает;; 2Номер партии;; \r";_kod = "13";

}{ shtrih_kod = scan; }++;

}

}= "STAT20; 1Ошибка;; 1Партия; 1сформирована;;;; \r";_scan = scan;

Листинг 2.2 - Функция проверки повторяющейся информации

При помощи данного кода реализованы и обработаны такие исключительные ситуации как считывание повторяющейся информации или считывание информации не соответствующей установленным настройкам.

После формирования сообщения и обработки исключительных ситуаций, информация отправляется на основную форму, где будет анализироваться и обрабатываться для формирования результирующих данных. Отправка и приём информации реализованы при помощи следующего программного кода:

_m,out_m;_out ()

{_m;

}_in ()

{_m;

}timer1_Tick (object sender, EventArgs e)

{= "", pr = "";_message = serv. message_out ();_message = serv. message_in ();_kod = serv. message_shtrih_kod ();

Листинг 2.3 - Отправка и приём информации

Запуск и остановка сервера осуществляется нажатием кнопок "Старт" и "Стоп” на главной форме данного приложения. При нажатии кнопки "Старт" создается объект класса серверной части приложения и запускается функция создания соединения с клиентом. Функция создания реализована следующим образом:

publicvoidCreate_serv (intport)

{= port;= newThread (newThreadStart (ServStart));. IsBackground = true;. Start (); // запустили поток.

}

Листинг 2.4 - Создание соединения с клиентом

В качестве параметра в функцию Create_serv передается значение номера порта по которому будет осуществляется прослушивание с целью подключения клиента. На стороне главной формы вызов этой функции выглядит следующим образом:

_start (object sender, EventArgs e)

{_serv = 1;= Convert. ToInt32 (textBox_port. Text);_port. Enabled = false;. Create_serv (portx);

}

Листинг 2.5 - Вызов функции Create_serv

При завершении подключения или при нажатии кнопки завершения выполняется функция закрытия соединения и уничтожения потока серверной части приложения.

Данный функционал реализован при помощи следующего программного кода:

privatevoidbutton_stop (object sender, EventArgs e)

{(textBox_n_list_max. Text == "Неопределено")

{. abort ();

}

{(flag_serv == 1) { serv. server_stop (); serv. serv_close (); };_serv = 0;

} }

Листинг 2.6 - Функция закрытия соединения

На стороне серверной части приложения выполняется следующий код:

voidserv_close ()

{. Abort ();. Stop ();. Close ();

}

Листинг 2.7 - Функция уничтожения потока сервера

2.4 Модуль обработки изображения

Основной задачей данного модуля является обработка изображения, обнаружение и выделение обнаруженных контуров. Данный модуль реализован с использованием библиотек OpenCv, OpenCvEmgu. Данные библиотеки включают в себя алгоритмы компьютерного зрения, обработки изображений и численных алгоритмов общего назначения с открытым кодом. Библиотека OpenCv свободно использоваться в академических и коммерческих целях - распространяется в условиях лицензии BSD.

Основные функции модуля обработки изображения:

обработка изображения;

выделение контуров;

поиск контуров по шаблону.

Предполагается, что контур содержит необходимую информацию об объекте формы. Внутренние точки объекта не принимаются к вниманию. Это ограничивает область применения алгоритмов данного модуля, но рассмотрение только контуров позволяет перейти от двумерного пространства изображения - к пространству контуров, и тем самым снизить вычислительную и алгоритмическую сложность.

Контур - это граница объекта, совокупность точек (пикселов), отделяющих объект от фона. В системах компьютерного зрения используется несколько способов кодирования контура - наиболее известны код Фримена, двумерное кодирование, полигональное кодирование. В данном разрабатываемом модуле контур кодируется последовательностью, состоящей из комплексных чисел. На контуре фиксируется точка, которая называется начальной точкой. Затем, контур обходится, к примеру, по часовой стрелке, и каждый вектор смещения записывается комплексным числом a+ib. Где a - смещение точки по оси X, а b - смещение по оси Y. Смещение берется относительно предыдущей точки.

В силу физической природы трехмерных объектов, их контуры всегда замкнуты и не могут иметь самопересечения. Это позволяет однозначно определить путь обхода контура (с точностью до направления - по или против часовой стрелки). Последний вектор контура всегда приводит к начальной точке. Каждый вектор контура будем называть элементарным вектором (ЭВ). А саму последовательность комплекснозначных чисел - вектор-контуром (ВК). Вектор-контур Г длины k можно обозначить как:

 (2.1)

Скалярным произведением контуров Г и N называется такое комплексное число:

 (2.2)

где k - размерность ВК,

γn - n-й элементарный вектор контура Г,

 (2.3)

В линейной алгебре скалярное произведение равно произведению длин векторов на косинус угла между ними. Это значит, что два перпендикулярных вектора всегда будут иметь нулевое скалярное произведение, коллинеарные же вектора - напротив, будут давать максимальное значение скалярного произведения. Эти свойства произведения позволяют использовать его как определенную меру близости векторов. Чем оно больше - тем меньше угол между векторами, тем "ближе" они друг к другу.

Для перпендикулярных векторов - оно опускается до нуля, и далее становится отрицательным для векторов, направленных в разные стороны.

Оказывается, скалярное произведение также обладает похожими свойствами. Введем еще одно понятие - нормированное скалярное произведение (НСП):

 

 (2.4)

где |Г| и |N| - нормы (длины) контуров, вычисляемые как:

 (2.5)

НСП в пространстве комплексных чисел, также является комплексным числом.

При этом единица - это максимально возможное значение модуля НСП и она достигается только если:

 (2.6)

Вспомним физический смысл умножения комплексных чисел. При умножении комплексных чисел, их модули (длины) перемножаются, а аргументы (углы) - складываются. Значит контур μN это тот же контур N, но повернутый и промасштабированный. Масштаб и поворот определяется комплексным числом μ.

Итак, модуль НСП достигает максимального значение - единицы, только если контур Г является тем же контуром N, но повернутым на некоторый угол и промасштабированный на определенный коэффициент.

Аналогично, если мы умножим ВК на некоторый действительный коэффициент (промасштабируем), то мы также получим НСП=1. Модуль нормированного скалярного произведения контуров даст единицу только в том случае, если эти два контура равны с точностью до поворота и масштаба. В противном случае, модуль НСП будет строго меньше единицы.

Фактически, модуль НСП является инвариантом по переносу, вращению и масштабированию контуров. Если есть два одинаковых контура, то их НСП всегда даст единицу, не зависимо от того, где контуры находятся, каков их угол поворота и масштаб. Аналогично, если контуры различны, то их НСП будет строго меньше единицы, и также независимо от места, вращения и масштаба.

НСП является важной функцией для поиска похожих между собой контуров. К сожалению, есть одно обстоятельство не позволяющее использовать его напрямую, а именно: выбор начальной точки. Дело том, что равенство достигается, только если начальные точки контуров - совпадают. Если же контуры одинаковы, но отсчет ЭВ начинается с другой начальной точки, то модуль НСП таких контуров не будет равен единице.

Введем понятие взаимокорреляционной функции (ВКФ) двух контуров:

 (2.7)

где N ^{(m) -} контур, полученный из N путем циклического сдвига ЭВ на m элементов.

Значения этой функции показывают насколько похожи контуры Г и N, если сдвинуть начальную точку N на m позиций. ВКФ определена на всем множестве целых чисел, но поскольку циклический сдвиг на k приводит нас к исходному контуру, то ВКФ является периодической, с периодом k. Поэтому нас будет интересовать значения этой функции только в пределах от 0 до k-1.

Найдем величину, имеющую максимальный модуль среди значений ВКФ:

. (2.8)

Из определений НСП и ВКФ, понятно, что τ_max является мерой похожести двух контуров, инвариантной переносу, масштабированию, вращению и сдвигу начальной точки. При этом модуль |τ_max| показывает степень похожести контуров, и достигает единицы для одинаковых контуров, а аргумент arg (τ_max) дает угол поворота одного контура, относительно другого. Введем еще одно понятие - автокорреляционной функции (АКФ). Автокорреляционная функция является ВКФ для которой N=Г. По сути - это скалярное произведение контура самого на себя при различных сдвигах начальной точки:

 (2.9)

2.5 Общий алгоритм распознавания

Общая последовательность действия при распознавании выглядит так:

предварительная обработка изображения - сглаживание, фильтрация помех, повышение контраста;

бинаризация изображения и выделение контуров объектов;

начальная фильтрация контуров по периметру, площади, коэффициенту формы, фрактальности и так далее;

приведение контуров к единой длине, сглаживание;

перебор всех найденных контуров, поиск шаблона, максимально похожего на данный контур.

Как уже было отмечено, контурный анализ подразумевает одинаковую длину контуров. В реальном же изображении контуры имеют произвольную длину. Поэтому, для поиска и сравнения контуров, все они должны быть приведены к единой длине. Этот процесс называется эквализацией. Итак, сначала мы фиксируем длину ВК, которую мы будем использовать в нашей системе распознавания. Обозначим ее k. Затем, для каждого исходного контура Г создаем вектор-контур N длиной k. Далее возможно два варианта - либо исходный контур имеет большее число ЭВ чем k, либо меньшее число чем k. Если исходный контур больше необходимого, то перебираем все его ЭВ, и считаем элементы N как сумму всех ЭВ, следующим образом Complex []

[] newPoint = new Complex [newCount];(int i = 0; i < Count; i++)[i * newCount / Count] += this [i];

Этот алгоритм достаточно грубый, особенно для длин немногим больших k, однако он вполне применим на практике.

С одной стороны, большая длина k означает большие затраты на вычисления. С другой стороны - малые значения k несут меньше информации, и точность распознавания снижается, а распознавание шума - увеличивается. При больших значениях (от 80 и выше) длины контура, параметры системы стабилизируются и мало меняются (кроме времени обработки, которое, естественно, увеличивается).

При малых значениях k (менее 30) - резко повышается число шумовых распознаваний распознавание как символов шума или других не символьных элементов изображения, снижается число верных, и увеличивается число ложных распознаваний.

Библиотека ContourAnalysis реализует основные функции контурного анализа - создание контуров, скалярного произведения контуров, выравнивание, оценки МВФ и АКФ, сравнение и поиск шаблонов.

Класс Contour создает и сохраняет контуры. Он содержит основные операции для контуров - скалярное произведение, масштабирование, выравнивание, нормализация, спектр оценки, оценки АКФ и МВФ.

Вычисление автокорреляционной функции:

(bool normalize)

{count = Count/2;result = newContour (count);(Complex* ptr = &result. array [0])

{* p = ptr;= 0;(int i = 0; i < count; i++)

{

*p = Dot (this, i);= (*p). NormaSquare;(normaSq>maxNormaSq)= normaSq;++;

}(normalize)

{= Math. Sqrt (maxNormaSq);= ptr;(int i = 0; i < count; i++)

{

*p = newComplex ( (*p). a / maxNormaSq, (*p). b / maxNormaSq);;

}

Листинг 2.9 - Вычисление автокорреляционной функции

Приведение контуров к единому размеру реализовано при помощи следующего кода:

(Contour c)

{count = this. Count;= 0;= 0;norm1 = 0;norm2 = 0;(int i = 0; i < count; i++)

{x1 = this [i];x2 = c [i];+= x1. a * x2. a + x1. b * x2. b;+= x1. b * x2. a - x1. a * x2. b;+= x1. NormaSquare;+= x2. NormaSquare;

}k = 1d / Math. Sqrt (norm1*norm2);(sumA * k, sumB * k);

}

Листинг 2.10 - Приведение контуров к единому размеру

Вычисление взаимокорреляционной функции, реализовано при помощи следующего программного кода:

publicContourInterCorrelation (Contour c, intmaxShift)

{result = newContour (maxShift);i = 0;count = Count;(i <maxShift/2)

{. array [i] = Dot (c, i);. array [maxShift - i - 1] = Dot (c, c. Count - i - 1);++;

};

Листинг 2.11 - Вычисление взаимокорреляционной функции

Класса Template используется для создания базовых шаблонов. Этот класс хранит контур и линейные параметры исходного контура. Кроме того, шаблон имеет name, которое используется в качестве основной идентификации контура.

Конструктор класса Template, в котором задаются первичные параметры необходимые для обнаружения контуров в изображении:

Template (Point [] points, doublesourceArea, inttemplateSize)

{. sourceArea = sourceArea;= points [0];= newContour (points);. Equalization (templateSize);= contour. Norma;= contour. AutoCorrelation (true);();

Листинг 2.12 - Вычисление взаимокорреляционной функции при помощи

Класс TemplateFinder реализует поиск шаблона для данного контура. Результатом работы этого класса является поиск заданного контура. Поиск заданного контура реализован следующим кодом:

(Templates templates, Template sample)

{rate = 0;angle = 0;= default (Complex);= null;(var template in templates) { // (Math. Abs (sample. autoCorrDescriptor1 - template. autoCorrDescriptor1) >maxACFDescriptorDeviation) continue;(Math. Abs (sample. autoCorrDescriptor2 - template. autoCorrDescriptor2) >maxACFDescriptorDeviation) continue;(Math. Abs (sample. autoCorrDescriptor3 - template. autoCorrDescriptor3) >maxACFDescriptorDeviation) continue;(Math. Abs (sample. autoCorrDescriptor4 - template. autoCorrDescriptor4) >maxACFDescriptorDeviation) continue; // r = 0;(checkACF)= template. autoCorr. NormDot (sample. autoCorr). Norma;(r <minACF);(checkICF)= template. contour. InterCorrelation (sample. contour). FindMaxNorma ();= interCorr. Norma / (template. contourNorma * sample. contourNorma);(r <minICF);(Math. Abs (interCorr. Angle) >maxRotateAngle);(template. preferredAngleNoMore90 &&Math. Abs (interCorr. Angle) >= Math. PI / 2)(r >= rate)= r;= template;= interCorr. Angle;

// ignore antipatterns(foundTemplate! = null&& foundTemplate. name == antiPatternName)= null;

Листинг 2.13 - Класс TemplateFinder

Также FoundTemplateDesc содержит коэффициенты сходства, угол поворота и масштаба контура, по отношению к шаблону.содержит методы предварительной обработки изображения, выбора контуров и фильтрации класс ImageProcessor используется для обработки изображений и, кроме того, хранит базу шаблонов.

Метод ImageProcessor. ProcessImage () принимает изображение на входе. Итоги операции обнаружены списки контуров (ImageProcessor. samples) и список найденных контуров (ImageProcessor. foundTemplates). Также класс ImageProcessor содержит параметров поиска контуров.

// findcontours= grayFrame. FindContours (Emgu. CV. CvEnum. CHAIN_APPROX_METHOD. CV_CHAIN_APPROX_NONE, Emgu. CV. CvEnum. RETR_TYPE. CV_RETR_LIST);

// filter contours= FilterContours (sourceContours, cannyFrame, grayFrame. Width, grayFrame. Height);

// find templates(foundTemplates). Clear ();. Clear ();

// filter<Gray, byte>smoothedGrayFrame = grayFrame. PyrDown ();= smoothedGrayFrame. PyrUp ();

// canny<Gray, byte>cannyFrame = null;(noiseFilter)= smoothedGrayFrame. Canny (newGray (cannyThreshold), newGray (cannyThreshold));

// smoothing(blur) grayFrame = smoothedGrayFrame;

Листинг 2.14 - Класс TemplateFinder

2.6 Модуль работы с базой данных

Данный модуль используется для хранения и получения информации используемой для учета и анализа информации о продукции, которая прошла графический анализ. Также в данном модуле реализованы классы и методы для работы с базой данных. При разработке дипломного проекта использовалась система управлением баз данных Microsoft SQL Server 2012. Microsoft SQL Server − одна из наиболее мощных систем работы с базами данных в архитектуре "клиент-сервер". Особенность системы - работа сервера только в операционных системах ряда MicrosoftWindows NT − NT Server 4.0, 2000 Server, Server 2003\2008, при этом клиентская часть может взаимо-действовать с сервером из других операционных систем.

В своем составе система имеет средства создания баз данных, работы с информацией баз данных, перенесения данных из других систем и в другие системы, резервного копирования и восстановления данных, развитую систему транзакций, систему репликации данных, реляционную подсистему для анализа, оптимизации и выполнения запросов клиентов, систему безопасности для управления правами доступа к объектам базы данных. Модуль работы с базой данный содержит в себе методы для создания подключения с базой данных, добавления и удаления записей, выполнения процедур и функции расположенных в базе данных. Прежде тем использовать весь обширный функционал данного модуля необходимо создать несколько таблиц. Таблица dbo. Part_list (рисунок 2.2) будет содержать в себе информацию о партии, в состав которой будет входить продукции. В данной таблице есть такие поля как номер партии (n_part), количество листов хранящиеся в данной партии (kol_list), признак завершения формирования партии (priz_zaversh), дата формирования партии (date_zaversh), отметка качества продукции (metka_kachestva).

Рисунок 2.2 - Таблица dbo. Part_list

Так же используется таблица dbo. Putev_list (рисунок 2.3), которая содержит в себе обработанную графическую информацию и информацию, полученную от терминалов сбора данных. Данная таблица содержит в себе информацию о номере партии (n_partii), о количестве обработанных листах (n_list), о номер штрих-кода (shtrih_kod), о количестве обнаруженных контуров (kol_obraz). Также в этой таблице хранятся изображения, которые не соответствуют критериям проверки качества, фамилия оператора и дата со временем.

Рисунок 2.3 - Таблица dbo. Putev_list

В ходе выполнения программы необходимо получать информации о составе партии и метках формирования. Функции получения количества листов в партии реализовано при помощи следующего кода:

_kol (stringn_part)

{= @"Data Source=NOUT\SQLEXPRESS; Initial Catalog=vova_db; Integrated Security=True";

/*Здесь указал имя БД

Создаем экземпляр класса SqlConnection по имени conn

и передаем конструктору этого класса, строку подключения

*/conn = newSqlConnection (connStr);. Open ();= newSqlCommand ("SELECT [kol_list] FROM [dbo]. [Part_list] where n_part=@n_part", conn);. Parameters. Add ("@n_part", n_part);_m = "Не определено";= cmd. ExecuteReader ();(dataReader. Read ())

{(int i = 0; i <dataReader. FieldCount; i++)

{_m = dataReader. GetValue (i). ToString ();

}

Листинг 2.15 - Функции получения количества листов в партии

В ходе выполнения функции par_kol выполняется sql запрос в результате которого формируется значения количества листов в ходящих в состав партии.

Для отображения информации хранящейся в таблице базы данных используется функция show_table. В ходе выполнения данной функции создается подключения к базе данных, формируется запрос и формируется результат, который передается на один из компонентов хранящихся на главной форме приложения. Данная функция реализована при помощи следующего программного кода:

_table ()

{= @"Data Source=NOUT\SQLEXPRESS; Initial Catalog=vova_db; Integrated Security=True";

/*Здесь указал имя БД (хотя для создания БД его указывать не нужно)conn = newSqlConnection (connStr);. Open ();= newSqlCommand ("Select * from Putev_list order by id", сonn)= cmd. ExecuteReader ();;= 0;. Items. Clear ();(dataReader. Read ())(int i = 0; i <dataReader. FieldCount; i++)= dataReader. GetValue (i). ToString ();(i)

{0: // ID. Items. Add (st);;1: // n-парти. Items [ItemIndex]. SubItems. Add (st);;2: // номерлиста. Items [ItemIndex]. SubItems. Add (st);;3: // штрих-код. Items [ItemIndex]. SubItems. Add (st);

};

}++;

}. Close ();

}

Листинг 2.16 - Отображения информации хранящейся в таблице БД

Для выполнения вставки записи в таблицу используется функция insert. Данная функция вызывается на главной форме приложения по таймеру. Перед вызовом проверяется обновилась ли информация и установлены ли определенные отметки указывающие о том что информация может быть передана базе данных.

Данные операции реализованы при помощи следующего программного кода:

(flag_ustanovki_n_partii == false&& pr! = "0")

{_partii = pr; flag_ustanovki_n_partii = true;

}(sh. Length> 3 && (sh! = "13"&&sh! = "12"&&sh! = "1012999900099994"&&sh! = "1011999900099995") &&sh! = temp_sh)

{(flag_part_finish==false)(Convert. ToInt32 (sh. Substring (11,4)), false, sh, textbox_id_person. Text);

}(sh == "1012999900099994"&&sh! = temp_sh)

{(flag_part_finish == false)(0, true, "n", textbox_id_person. Text);

}(sh == "1011999900099995"&&sh! = temp_sh)

{(flag_part_finish ==false)

// insert (0, true, "n", textbox_id_person. Text);_status1 (serv. message_number_partii ());_prin_zaversh = true;_table2 ();

}

Листинг 2.17 - Выполнения вставки записи в таблицу

В ходе выполнения программы может понадобиться удалить все записи из таблицы или изменить какие либо значения полей таблицы, данные функции реализованы при помощи следующего кода:

TRUNCATE ()

{= @"Data Source=NOUT\SQLEXPRESS; Initial Catalog=vova_db; Integrated Security=True";conn = newSqlConnection (connStr);. Open ();= newSqlCommand ("TRUNCATE table putev_list", conn);= cmd. ExecuteReader ();. Close ();

}

publicvoidreset_status (string n_part1)

{= @"Data Source=NOUT\SQLEXPRESS; Initial Catalog=vova_db; Integrated Security=True";conn = newSqlConnection (connStr);. Open ();text = "UPDATE [dbo]. [Part_list] SET [priz_zaversh] =0, date_zaversh= Null, [metka_kachestva] = null WHERE n_part=@n_part";command = newSqlCommand (text, conn);. Parameters. Add ("@n_part", n_part1);. ExecuteScalar ();. Close ();

}

Листинг 2.18 - Удаление записей

2.7 Интерфейс системы управления

При разработке интерфейса необходимо было решить задачу размещения элементов управления графическими объектами и элементов работы с базой данных. В ходе разработки дипломного проекта были использованы элементы, входящие в состав VisualStudio 2012 и компонент отображения графических изображений входящий в состав библиотеки Emgu. Util. Компонент PictureBox позволяет отображать картинку. Основное свойство компонента - image.

Если вызвать редактор свойства, то появится окно работы с изображением. Вы можете указать положение картинки на диске или в Интернете.

В этом случае картинка не попадет в файл ресурсов, а останется на том месте, где и была.

В компоненте будет только ссылка на файл, которую вы должны указать в свойстве imageLocation. В данной дипломной работе в качестве изображения в компонент передается поток изображения с web-камеры.

Загрузка изображения реализована при помощи следующего кода:

_Click (object sender, EventArgs e)

{= newOpenFileDialog ();. Filter = "Image|*. bmp; *. png; *. jpg; *. jpeg";(ofd. ShowDialog (this) == System. Windows. Forms. DialogResult. OK)

{= newImage<Bgr, byte> ( (Bitmap) Bitmap. FromFile (ofd. FileName));

}(Exception ex)

{MessageBox. Show (ex. Message); }

Листинг 2.19 - Загрузка изображения

Для отображения информации из базы данных в данном дипломном проекте использовался компонент ListView (рисунок 2.5). Элемент управления ListView используется для отображения значений из источника данных. Он сходен с элементом управления GridView <#"867517.files/image013.gif">

Рисунок 2.5 - Компонент ListView

В процессе выполнения программы существует возможность просмотра "некачественного" изображения. Это изображения хранится в базе данных и для того чтобы его загрузить необходимо выбрать строку из ListView. Процесс выбора строки из таблицы описывается следующим программным кодом:

privatevoid listView1_ItemSelectionChanged (object sender, ListViewItemSelectionChangedEventArgs e)

{ button5. Enabled = true;. Enabled = true;(e. IsSelected)

{

// фокус(int i = 0; i < listView1. Items [e. ItemIndex]. SubItems. Count; i++)

{ switch (i)

{0:_select_id = listView1. Items [e. ItemIndex]. SubItems [i]. Text;;1:

Листинг 2.20 - Выбор строки из таблицы

Для отображения состояния процесса и хода выполнения программы используется компоненты отображения информации Label и TextBox. Элементы управления Labelо обычно используются для отображения описательного текста для элемента управления. Например, элемент управления Label служит для добавления описательного текста для элемента управления TextBox <#"867517.files/image014.gif">

Рисунок 2.6 - отображения состояния процесса

Для удобства перехода между формами в приложения реализовано меню Toolstrip (рисунок 2.7). Панели Toolstrip чаще всего дублируют функции, которые уже есть, предоставляя пользователю возможность быстро вызвать команду. Для удобного создания меню лучше всего использовать компонент класса Toolstrip.

Рисунок 2.7 - Меню Toolstrip

2.8 Вывод

В данной главе рассмотрены основные методы и функции, с помощью которых возможна реализация данного дипломного проекта. На основании изложенного материала разработаны основные модули системы.

3. Экономический раздел

3.1 Общая характеристика программного средства

Главной целью экономического раздела является экономическое обоснование целесообразности разработки программного средства (ПС), представленного в дипломном проекте. В данном разделе пояснительной записки проводится расчет затрат на всех стадиях разработки и расчет экономии основных видов ресурсов в связи с использованием данного программного средства.

Особенностью современных бизнес процессов в любой отрасли общественной деятельности является автоматизация сбора и обработки информации для принятия управленческих решений. Вместе с тем, автоматизация невозможна без использования различных программных продуктов. Решение любой информационной задачи связано с применением не только системных программ, но и разнообразных программных средств-приложений.

В современных рыночных экономических условиях ПС выступает преимущественно в виде продукции организаций, представляющей собой функционально завершенные и имеющие товарный вид ПС ВТ, реализуемые покупателям по рыночным отпускным ценам. Все завершенные разработки ПС ВТ являются научно-технической продукцией.

Разработка проектов программных средств требует затрат разнообразных и, не редко значительных объемов ресурсов (трудовых, материальных, финансовых). В связи с этим, разработка и реализация каждого проекта должна быть обоснована, как технически, так и экономически.

3.2 Исходные данные

Созданное программное средство принадлежит ко второй группе программ по степени сложности и по степени новизны относится к группе B.

Общий объем программных средств рассчитывается по формуле:

 (5.1)

где V_O - общий объем программного средства, условных машино-команд;

V_i - объем i-ой функции ПС, условных машино-команд;- общее число функций.

На основании имеющейся информации о функциях разрабатываемого ПС определяется его общий объем в условных машинных командах.

Исходные данные для расчета стоимости программного продукта представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные данные для расчетов

Наименование показателя	Единица измерения	Условные обозначения	Норматив
Коэффициент изменения скорости обработки информации	ед.	Кск	0,5
Численность разработчиков	чел.	Чр	1
Тарифная ставка 1-го разряда в организации	руб.	Сзм1	435 000
Тарифный коэффициент	ед.	Кт	2,65
Фонд рабочего времени	дн	ФРВ	247
Коэффициент естественных потерь рабочего времени	ед.	Кп	1,3
Коэффициент премирования	ед.	Кпр	1,3
Норматив дополнительной заработной платы	%	Ндз	10
Ставка отчислений в Фонд социальной защиты населения	%	Нфсзн	34
Ставка отчислений по обязательному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний	%	Нбгс	0,5
Цена одного машино-часа	руб.	Цм	506,42
Норматив прочих затрат	%	Нпз	13
Норматив накладных расходов	%	Ннр	110
Норматив расходов на сопровождение и адаптацию	%	Нрса	10
Уровень рентабельности	%	Урн	30
Ставка НДС	%	Нндс	20

3.3 Определение объема программного средства

Объем ПС определяется путем подбора аналогов на основании классификации типов ПС, каталога функций ПС и аналогов ПС в разрезе функций, которые постоянно обновляются и утверждаются в установленном порядке. На основании информации о функциях разрабатываемого ПС по каталогу функций определяется объем функций. Общий объем ПС рассчитывается по формуле:

 (3.1)

гдеV_{o -} общий объем ПС, условных машино-команд;

V_i - объем i-ой функции ПС, условных машино-команд;

n - общее число функцией.

Содержание и объем функций на разрабатываемое программное средство приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Содержание и объем функций на разрабатываемое программное средство

№ функции	Содержание функции	Объем, условных машино-команд
101	Организация ввода информации	150
203	Формирование баз данных	2180
205	Обслуживание базы данных в пакетном режиме	1260
208	Организация поиска и поиск в базе данных	5480
507	Обеспечение интерфейса между компонентами	970
601	Отладка прикладных программ в интерактивном режиме	4300
ИТОГО:		14340

V_o = 150 + 2180 + 1260 + 5480 + 970 + 4300 = 14340 (условных машино-команд).

В связи с достаточно быстрым изменением ВТ рекомендуется определить скорректированный объем функций по формуле:

_o^/ = V_o· К_ск, (3.2)

гдеV_o^/ - скорректированный объем ПС, условных машино-команд;

V_o - общий объем ПС, условных машино-команд;

К_ск - коэффициент изменения скорости обработки информации.

К_ск = 0,5 - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1, V_o = 14340 условных машино-команд - подсчитано по формуле (3.1).

_o^/ = 14340 · 0,5 = 7170 (условных машино-команд).

3.4 Расчет трудоемкости выполняемой работы

Определение трудоемкости необходимо для дальнейшего расчета суммы основной заработной платы.

Сумма основной заработной платы рассчитывается на основе численности специалистов, соответствующих тарифных ставок и фонда рабочего времени. Причем численность специалистов, календарные сроки разработки программы и фонд рабочего времени определяются по укрупненным нормам времени на разработку, сопровождение и адаптацию ПС или экспертным путем. Расчет трудоемкости ПС с использованием укрупненных норм времени осуществляется в основном в крупных научно-технических организациях для решения сложных задач программного обеспечения ВТ. В мелких и средних научно-технических организациях трудоемкость, численность исполнителей и сроки разработки ПС определяются экспертным путем с использованием данных по базовым моделям.

При определении трудоемкости ПС учитываются объем ПС (в тысячах строк условного кода), объем документации (тыс. строк), новизна и сложность ПС, язык программирования, степень использования типовых (стандартных программ).

На основании общего объема ПС определяется нормативная трудоемкость (Т_н). Нормативная трудоемкость устанавливается с учетом сложности ПС. Выделяется три группы сложности, в которых учтены следующие составляющие ПС; языковой интерфейса, ввод-вывод, организация данных, режим работы, операционная и техническая среда. Кроме того, устанавливаются дополнительные коэффициенты сложности ПС).

С учетом дополнительного коэффициента сложности К_сл рассчитывается общая трудоемкость ПС:

 

 (3.3)

гдеТ_о - общая трудоемкость ПС, человеко-дней;

Т_н - нормативная трудоемкость ПС, человеко-дней;

К_сл - дополнительный коэффициент сложности ПС, ед.

Т_н = 184 человеко-дня - по данным, приведенным в приложении 3 методического пособия [5]; К_сл = 0,06 - по данным, приведенным в методическом пособии приложении 4 таблице 4.2.

Т_о = 184 · (1 + 0,06) = 195,04 человеко-дней.

3.5 Расчет основной заработной платы

В соответствии с "Рекомендациями по применению "Единой тарифной сетки" рабочих и служащих народного хозяйства" и тарифными разрядами и коэффициентами должностей каждому исполнителю устанавливается разряд и тарифный коэффициент.

Месячная тарифная ставка каждого исполнителя определяется путем умножения действующей месячной тарифной ставки 1-го разряда на тарифный коэффициент, соответствующий установленному тарифному разряду.

С_зм= С_зм¹. К_т, (3.4)

гдеС_зм - тарифная ставка за месяц, руб.;

С_зм¹ - тарифная ставка 1-го разряда за месяц, руб.;

К_т - тарифный коэффициент, ед.

С_зм¹ = 435 000 - по исходным данным; К_т = 2,65 - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

С_зм = 435 000 · 2,65 = 1 152 750 руб.

Основная заработная плата исполнителей на конкретное ПС рассчитывается по формуле:

, (3.5)

гдеС_оз - основная заработная плата, руб.;

С_зд - тарифная ставка за день, руб.;

Т_о - общая трудоемкость ПС, человеко-дней;

К_п - коэффициент естественных потерь рабочего времени, ед.;

К_пр - коэффициент премирования, ед.

Т_о = 195,04 человеко-дней - подсчитано по формуле (8.3); К_п = 1,3 - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1; К_пр = 1,3 - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

С_оз = 1 152 750/21,5·195,04 · 1,3 · 1,3 = 17 672 869 руб.

3.6 Расчет дополнительной заработной платы

Дополнительная заработная плата на конкретное ПС включает выплаты, предусмотренные законодательством о труде (оплата отпусков, льготных часов, времени выполнения государственных обязанностей и других выплат, не связанных с основной деятельностью исполнителей), и определяется по нормативу в процентах к основной заработной плате:

, (3.6)

гдеС_дз - дополнительная заработная плата на конкретное ПС, руб.;

С_оз - основная заработная плата, руб.;

Н_дз - норматив дополнительной заработной платы, %.

С_оз = 17 672 869 руб. - подсчитано по формуле (3.5); Н_дз = 10% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

С_дз = (17 672 869 · 10) / 100 = 1 767 287 руб.

3.7 Расчет отчислений в Фонд социальной защиты населения

Отчисления в Фонд социальной защиты населения (ФСЗН) определяются в соответствии с действующими законодательными актами по нормативу в процентном отношении к фонду основной и дополнительной зарплаты исполнителей.

 (3.7)

Где С_фсзн - сумма отчислений в Фонд социальной защиты населения, руб.;

Н_фсзн - норматив отчислений в Фонд социальной защиты населения, %.

С_оз - основная заработная плата, руб.;

С_дз - дополнительная заработная плата на конкретное ПС, руб.

С_оз = 17 672 869 руб. - подсчитано по формуле (3.5); С_дз = 1 767 287 руб. - подсчитано по формуле (3.6); Н_фсзн = 34% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

 

С_фсзн = ( (17 672 869 + 1 767 287) · 34) / 100 = 6 609 653 руб.

3.8 Расчет отчислений по обязательному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний

Расчет отчислений по обязательному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний выполняется в соответствии с действующими законодательными правовыми актами нашего государства в зависимости от уровня риска отрасли, к которой относится данная организация-разработчик.

 (3.8)

гдеС_бгс - сумма отчислений по страхованию от несчастных случаев;

Н_бгс - норматив отчислений по страхованию от несчастных случаев, %;

С_оз - основная заработная плата, руб.;

С_дз - дополнительная заработная плата на конкретное ПС, руб.

С_оз = 17 672 869 руб. - подсчитано по формуле (3.5); С_дз = 1 767 287 руб. - подсчитано по формуле (3.6); Н_бгс = 0,5% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

С_бгс = ( (17 672 869 + 1 767 287) · 0,5) / 100 = 97 201 руб.

3.9 Расчет расходов на спецоборудование

Расходы включают затраты средств на приобретение вспомогательных специального назначения технических и программных средств, необходимых для разработки конкретного программного средства, включая расходы на их проектирование, изготовление, отладку, установку и эксплуатацию. Затраты по этой статье определяются в соответствии со сметой расходов, которая составляется перед разработкой программного средства. Данная статья включается в смету расходов на разработку ПС только в том случае, когда приобретаются специальное оборудование или специальные программы, предназначенные для разработки и создания только данного программного средства. Затраты на спецоборудование не предвидятся.

3.10 Расчет расходов на материалы

Расходы на материалы определяются с учетом действующих нормативов. По данной статье отражаются расходы на магнитную носители, перфокарты, бумагу, красящие ленты и другие материалы, необходимые для разработки ПС. Нормы расхода материалов в суммарном выражении определяются в расчете на 100 строк исходного кода. Общая сумма затрат на используемые материалы рассчитывается по формуле:

 (3.9)

Где С_м - сумма расходов на материалы, руб.;

Н_м - норма расхода материалов в расчете на 100 строк исходного кода программного средства, руб.;

V_o^/ - скорректированный объем ПС, условных машино-команд.

V_o^/ = 7170 условных машино-команд - подсчитано по формуле (3.2); Н_м = 380 руб. - по исходным данным, приведенным в приложении 5 методического пособия.

С_м = 380 · 7170/100 = 27 246 руб.

3.11 Расчет расходов на оплату машинного времени

Расходы включают оплату машинного времени, необходимого для разработки и отладки ПС, которое определяется по нормативам (в машино-часах) на 100 строк исходного кода машинного времени в зависимости от характера решаемых задач и типа ПЭВМ.

 (3.10)

Где С_мв - сумма расходов на оплату машинного времени, руб.;

Ц_м - цена одного машино-часа, руб.;

Н_мв - норматив расхода машинного времени на отладку 100 строк программного кода;

V_o^/ - скорректированный объем ПС, условных машино-команд.

Ц_м = 506,42 руб. - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1; V_o^/ = 7170 условных машино-команд - подсчитано по формуле (3.2).

Информационная система выполняет общесистемные задачи, поэтому Н_мв = 12 машино-часов - по данным, приведенным в приложении 6 методического пособия.

С_мв = 506,42· (7170/100) · 12 = 435 724 руб.

3.12 Расчет прочих прямых затрат

Расходы на конкретное ПС включают затраты на приобретение и подготовку специальной научно-технической информации и специальной литературы. Определяются по нормативу в процентах к основной заработной плате:

 (3.11)

гдеС_пз - сумма прочих затрат, руб.;

Н_пз - норматив прочих затрат в целом по организации, %.

С_оз = 17 672 869 руб. - подсчитано по формуле (3.5); Н_пз = 13% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

С_пз = (17 672 869 · 13) / 100 = 2 297 473 руб.

3.13 Расчет накладных расходов

Данные затраты, связанные с необходимостью содержания аппарата управления, а также с расходами на общехозяйственные нужды, относятся на конкретное ПС по нормативу в процентном отношении к основной заработной плате исполнителей.

 (3.12)

Где С_нр - сумма накладных расходов, руб.;

Н_нр - норматив накладных расходов в целом по организации, %.

С_пз - сумма прочих затрат, руб.;

С_оз - основная заработная плата, руб.

С_оз = 17 672 869 руб. - подсчитано по формуле (3.5); Н_нр = 110% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

С_нр= 17 672 869 · 110/100= 19 440 156 руб.

3.14 Расчет суммы расходов на разработку ПС ВТ

Общая сумма расходов на ПС рассчитывается по формуле:

 (3.13)

Где С_р - сумма расходов на разработку ПС ВТ, руб.

С_оз - основная заработная плата, руб.;

С_дз - дополнительная заработная плата на конкретное ПС, руб.;

С_фсзн - сумма отчислений в Фонд социальной защиты населения, руб.;

С_бгс - сумма отчислений по обязательному страхованию от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний, руб.;

С_м - сумма расходов на материалы, руб.;

С_мв - сумма расходов на оплату машинного времени, руб.;

С_пз - сумма прочих затрат, руб.;

С_нр - сумма накладных расходов, руб.

С_оз = 17 672 869 руб. - подсчитано по формуле (3.5); С_дз = 1 767 287 руб. - подсчитано по формуле (3.6); С_фсзн = 6 609 653 руб. - подсчитано по формуле (3.7); С_бгс = 97 201 руб. - подсчитано по формуле (3.8); С_м = 27 246 руб. - подсчитано по формуле (3.9); С_мв = 435 724 руб. - подсчитано по формуле (3.10); С_пз = 2 297 473 руб. - подсчитано по формуле (3.11); С_нр = 19 440 156 руб. - подсчитано по формуле (3.12).

 

С_р = 17 672 869 + 1 767 287 + 6 609 653 + 97 201 + 27 246 + 435 724 +

297 473 + 19 440 156 = 48 347 609 руб.

3.15 Расчет расходов на сопровождение и адаптацию

Кроме того, организация-разработчик осуществляет затраты на сопровождение и адаптацию ПС, которые определяются по нормативу:

 (3.14)

Где С_рса - сумма расходов на на сопровождение и адаптацию ПС ВТ, руб.;

С_р - сумма расходов на разработку ПС, руб.;

Н_рса - норматив расходов на сопровождение и адаптацию, %.

С_р = 48 347 609 руб. - подсчитано по формуле (3.13); Н_рса = 10% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

 

С_рса = 48 347 609 · 10/100 = 4 834 761 руб.

3.16 Расчет полной себестоимости разработки ПС ВТ

Общая сумма расходов на разработку (с затратами на сопровождение и адаптацию) - полная себестоимость ПС определяется по формуле

 (3.15)

где

С_п - полная себестоимость ПС ВТ, руб.

С_р - сумма расходов на разработку ПС, руб.;

С_рса - сумма расходов на сопровождение и адаптацию ПС, руб.

С_р = 48 347 609 руб. - подсчитано по формуле (3.13); С_рса = 4 834 761 руб. - подсчитано по формуле (3.14).

С_п = 48 347 609 + 4 834 761 = 53 182 370 руб.

3.17 Определение отпускной цены на ПС ВТ

Отпускная цена определяется на основании цены разработчика, которая формируется на основе показателя рентабельности продукции. Рентабельность и прибыль по создаваемому ПС определяются исходя из результатов анализа рыночных условий, переговоров с заказчиком (потребителем) и согласования с ним отпускной цены, включающей дополнительно налог на добавленную стоимость и отчисления в целевые бюджетные фонды из выручки от реализации продукции.

Прибыль рассчитывается по формуле:

 (3.16)

Где П_пс - прибыль от реализации ПС, руб.;

У_рп - уровень рентабельности ПС, %.

С_п - полная себестоимость программного средства, руб.

С_п = 53 182 370 руб. - подсчитано по формуле (3.15); У_рн = 30% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

П_пс = 53 182 370 · 30/100= 15 954 711 руб.

Прогнозируемая цена разработчика ПС без налогов:

, (3.17)

Где Ц_п - прогнозируемая цена разработчика ПС, руб.

С_п - полная себестоимость программного средства, руб.;

П_пс - прибыль от реализации, руб.

С_п = 53 182 370 руб. - подсчитано по формуле (3.15); П_пс = 15 954 711 руб. - подсчитано по формуле (3.16).

Ц_п = 53 182 370 + 15 954 711 = 69 137 081 руб.

Сумма налога на добавленную стоимость:

 (3.18)

Где НДС - сумма налога на добавленную стоимость, руб.;

Н_ндс - ставка НДС, %.

Ц_п - планируемая цена разработчика ПС, руб.

Ц_п = 69 137 081 руб. - подсчитано по формуле (3.17); Н_ндс = 20% - по исходным данным, приведенным в таблице 3.1.

НДС = 69 137 081 · 20/100 = 13 827 416 руб.

Планируемая отпускная цена:

, (3.19)

Где Ц_о - планируемая отпускная цена, руб.

Ц_о = 69 137 081 + 13 827 416 = 82 964 497 руб.

3.18 Результаты и выводы по расчетам

В таблице 3.3 приведены данные о затратах, которые понесет разработчик при создании и продаже программного средства.

Таблица 3.3 - Расчет затрат на создание ПС и отпускной цены

Наименование показателя	Сумма, руб.
Основная заработная плата	17 672 869
Дополнительная заработная плата	1 767 287
Отчисления в Фонд социальной защиты населения	6 609 653
Отчисления по обязательному страхованию от несчастных и профессиональных заболеваний	97 201
Расход на материалы	27 246
Расход на оплату машинного времени	435 724
Прочие прямые затраты	2 297 473
Накладные расходы	19 440 156
Расходы на разработку ПС	48 347 609
Расходы на сопровождение и адаптацию ПС	4 834 761
Полная себестоимость ПС	53 182 370
Прибыль от реализации ПС	15 954 711
Планируемая цена разработчиков ПС без налогов	69 137 081
Налог на добавленную стоимость	13 827 416
Отпускная цена с НДС	82 964 497

Таким образом, из таблицы 3.3 видно, что большую часть отпускной цены разрабатываемого программного средства составляют основная заработная плата, накладные расходы и расходы на его разработку.

Общее время, затраченное на разработку, составляет 195,04 (человеко-дней). Прибыль от реализации программного средства составляет 15 954 711 руб. Планируемая отпускная цена разработчика программного средства без налогов 69 137 081 руб.

Предполагается, что разработанная автоматизированная система позволит оптимизировать управление полиграфическим предприятием.

 

3.19 Вывод

Автоматизированная система оценки качества продукции обеспечивает повышение качества продукции, и как следствие уменьшение брака на предприятии.

При полном внедрении данной автоматизированной системы, можно уменьшить штат обслуживающего персонала.

4. Мероприятия по охране труда и безопасности жизнедеятельности

4.1 Особенности труда пользователя ПЭВМ

Частая и продолжительная работа за компьютером, не обеспеченная определенными организационно-техническими защитными мерами отрицательно сказывается на здоровье и самочувствии пользователей.

Пользователи ПЭВМ сталкиваются с воздействием таких физически опасных и вредных производственных факторов, как повышенный уровень шума, повышенная температура внешней среды, отсутствие или недостаточная освещенность рабочей зоны, электрический ток, статическое электричество и другие.

Работа на компьютере связана с воздействием таких психофизических факторов, как умственное перенапряжение, перенапряжение зрительных и слуховых анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Воздействие неблагоприятных факторов приводит к снижению работоспособности, вызванное развивающимся утомлением. Появление и развитие утомления связано с изменениями, возникающими во время работы в центральной нервной системе, с тормозными процессами в коре головного мозга.

)        К наиболее распространенным нарушениям обеспечения безопасных условий труда работающих на компьютерах относятся:

3)      недостаточные площадь и объем производственного помещения;

)        несоблюдение требований, предъявляемых к температуре и влажности рабочих помещений;

)        низкий уровень освещенности в помещениях и на рабочих поверхностях аппаратуры;

)        повышенный уровень низкочастотных магнитных полей от мониторов;

)        произвольная расстановка техники и нарушения требований организации рабочих мест;

)        несоблюдение требований к режимам труда и отдыха;

)        чрезмерная производственная нагрузка работников;

)        отсутствие навыков по снижению влияния психоэмоционального напряжения.

При работе на персональном компьютере пользователи могут подвергаться воздействию различных опасных и вредных производственных факторов, основными из которых являются:

физические: повышенные уровни: электромагнитного, рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучения; статического электричества; запыленности воздуха рабочей зоны; повышенное или пониженное содержание

)        аэроионов в воздухе рабочей зоны; повышенный или пониженный уровень освещенности рабочей зоны и др.;

12)    химические: содержание в воздухе рабочей зоны оксида углерода, озона, аммиака, фенола, формальдегида и полихлорированных фенилов;

)        психофизиологические: напряжение зрения, памяти, внимания; длительное статическое напряжение: большой объем информации, обрабатываемой в единицу времени; монотонность труда; нерацио-нальная организация рабочего места; эмоциональные перегрузки.

Основными видами работ на ПЭВМ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ) являются: считывание информации с экрана с предварительным запросом; ввод информации; творческая работа в режиме диалога с ПЭВМ. Наибольшая нагрузка на орган зрения имеет место при вводе информации в ПЭВМ. Наибольшее общее утомление вызывает работа в режиме диалога. Наибольшее напряжение вызывает выполнение работы при дефиците времени для принятия решения и особенно если это сопряжено с высокой ответственностью за принятые решения (например, при управлении непрерывными технологическими процессами).

Выполнение многих операций при работе на ПЭВМ требует длительного статического напряжения мышц спины, шеи, рук, ног, что приводит к быстрому развитию утомления. Указанные особенности работы часто усугубляются нерациональной высотой рабочей поверхности стола и сидения, отсутствием опорной спинки и под локотников, неудобными углами сгибания в плечевом и локтевом суставах при выполнении рабочих движений, неправильным углом наклона экрана, отсутствием пространства и подставки для ног.

Неблагоприятное влияние на условия труда работающих с ВДТ оказывают нерациональное естественное и искусственное освещение помещений и рабочих мест, яркие и темные пятна на рабочих поверхностях, засветка экрана посторонним светом, наличие ярких и блестящих предметов.

Важное значение для предупреждения утомления работников имеют также правильный выбор режима работы видеодисплейного терминала, применение защитных фильтров (с обязательным их заземлением), определение оптимальных и допустимых диапазонов визуальных эргономических параметров видеотерминала, использование светозащитных средств.

Использование фильтров-экранов позволяет снизить зрительное утомление и защитить пользователей от электростатического воздействия и частично от воздействия электрической составляющей электромагнитного поля.

Часто при организации рабочих мест для работающих на ПЭВМ не учитывается, что ВДТ генерирует рентгеновское, радиочастотное, видимое ультрафиолетовое излучение, а также имеют место электромагнитные излучения промышленной частоты. Указанные излучения могут оказывать неблагоприятное воздействие и на соседние рабочие места при их нерациональном размещении.

Наличие электростатического поля приводит к уменьшению содержания отрицательных ионов в воздухе помещения и загрязнению экрана в результате притягивания к нему отрицательных ионов и мелких частиц пыли.

Длительная работа компьютера приводит к снижению концентрации кислорода, повышению концентрации озона. Озон является сильным окислителем и концентрация его выше предельно допустимых величин может привести к неблагоприятным обменным реакциям организма, изменяя активность ряда ферментов, способствует нарушению зрения.

Важным фактором, оказывающим воздействие на состояние здоровья работающих на ПЭВМ, является аэроионный состав воздуха. Его нарушение ухудшает состав крови, работу органа зрения, иммунной системы.

4.2 Обеспечение санитарных условий при использовании ПЭВМ

4.2.1 Освещение

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах.

Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Согласно требованиям нормативных документов помещения с ВДТ и ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение.

Естественное освещение должно осуществляться через световые проемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,5%.

При выполнении работ категории высокой зрительной точности величина коэффициента естественного освещения (КЕО) должна быть не ниже 1,5%, а при зрительной работе средней точности КЕО должен быть не ниже 1,0%.

Искусственное освещение должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В случаях преимущественной работы с документами в помещениях эксплуатации ВДТ и ПЭВМ допускается применение системы комбинированного освещения. Освещенность на поверхности стола в зоне размещения документов должна быть 300-500 лк. Местное освещение, при этом, не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.

В качестве источников искусственного освещения обычно используются люминесцентные лампы, которые попарно объединяются в светильники и располагаются над рабочими поверхностями равномерно.

Источники света, такие как светильники и окна, которые дают отражение от поверхности экрана, значительно ухудшают точность знаков и влекут за собой помехи физиологического характера, которые могут выразиться в значительном напряжении, особенно при продолжительной работе. Отражение, включая отражения от вторичных источников света, должно быть сведено к минимуму.

Для защиты от избыточной яркости окон могут быть применены шторы и экраны.

Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения. В зависимости от ориентации окон рекомендуется следующая окраска стен и пола: окна ориентированы на юг: стены зеленовато-голубого или светло-голубого цвета; пол зеленый; окна ориентированы на север: стены светло-оранжевого или оранжево-желтого цвета; пол красновато-оранжевый; окна ориентированы на восток: стены желто-зеленого цвета; пол зеленый или красновато-оранжевый; окна ориентированы на запад: стены желто-зеленого или голубовато-зеленого цвета; пол зеленый или красновато-оранжевый.

Для внутренней отделки помещений должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения от потолка - 0,7-0,8; для стен 0,5-0,6; для пола - 0,3 - 0,5.

4.2.2 Параметры микроклимата

Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Вычислительная техника является источником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температуры и снижению относительной влажности в помещении. В помещениях, где установлены компьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. Микроклимат должен соответствовать следующим санитарным нормам:

)        температура воздуха в теплый период года - не более 23-25 С, в холодный - 22-24°С;

15)    относительная влажность воздуха - 40-60%;

)        скорость движения воздуха - 0,1 м/с.

Уровни положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Уровни ионизации воздуха помещений при работе на ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Уровни	Число ионов в 1 см воздуха
	n+	n-
Минимально необходимые	400	600
Оптимальные	1500-3000	3000-5000
Максимально допустимые	50000	50000

Площадь на одно рабочее место с ВДТ и ПЭВМ должна составлять не менее 6,0 м, а объем - не менее 20,0 м (в учебных заведениях не менее 18 м).

В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

Помещения должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.

4.2.3 Шум и вибрация

Шум ухудшает условия труда оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т.д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБА) на слух человека приводит к его частичной или полной потере. Уровни звука приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Уровни звука, эквивалентные уровни звука и уровни звукового давления в октавных полосах частот

Категория нормы шума	Уровни звукового давления, дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц									Уровни звука, эквивалентные уровни звука, ДБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
I	86	71	61	54	49	45	42	40	38	50
II	93	79	70	63	58	55	52	50	49	60
III	96	83	74	68	63	60	57	55	54	65
IV	103	91	83	77	73	70	68	66	64	75

При выполнении работ с ВДТ и ПЭВМ в производственных помещениях уровень вибрации не должен превышать допустимых значений согласно СанПиН 9-131 РБ 2000.

Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Дополнительным звукопоглощением служат однотонные занавеси из плотной ткани гармонирующие с окраской стен и подвешенные в складку на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавеси должна быть в два раза больше ширины окна.

Уровень вибрации в помещениях вычислительных центров может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы. Шумящее оборудование (АЦПУ, принтеры и д. р.), уровни шума которого превышают допустимые, должно находиться вне помещения с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ.

4.2.4 Электромагнитное и ионизирующее излучения

Общеизвестно, что компьютерная техника является источником излучений и электромагнитных полей, потенциально опасных для здоровья человека, особенно при неправильном ее использовании. Особо необходимо отметить, что в спектре электромагнитных полей, создаваемых компьютерами, присутствуют низкочастотные электромагнитные колебания от единиц герц до нескольких десятков герц, частоты которых близки к частотам биоритмов человеческого организма. В этом принципиальное отличие ПЭВМ по их потенциальной экологической опасности в сравнении с обычными бытовыми электроприборами и другими излучающими техническими средствами, которые по роду своего использования могут находиться (как и ПЭВМ) в близком контакте с человеком.

При работе ВДТ уровни напряженности, плотности магнитного потока электромагнитного поля, напряженности электростатического поля согласно СанПиН 9-131 РБ 2000 на расстоянии 50 см от экрана, правой, левой, верхней и тыльной поверхности видеомонитора не должны превышать допустимых значений, приведенных в таблице 4.3

Таблица 4.3 - Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений

Наименование параметра	Допустимые значения
Напряженность электромагнитного поля. Электрическая составляющая, не более:
диапазон частот 5 Гц-2 кГц;	25,0 В/м
диапазон частот 2-400 кГц	2,5 В/м
Плотность магнитного потока, не более:
диапазон частот 5 Гц-2 кГц;	25° нТл
диапазон частот 2-400 кГц	25 нТл
Напряженность электростатического поля, не более	15 кВ/м

Допустимые уровни напряженности (плотности потока мощности) электромагнитных полей, излучаемых клавиатурой, системным блоком, манипулятором "мышь", беспроводными системами передачи информации на расстояния и иными вновь разработанными устройствами в зависимости от основной рабочей частоты изделия. Допустимые уровни напряженности электрического поля тока промышленной частоты 50 Гц, создаваемые монитором, системным блоком, клавиатурой, изделием в целом, не должны превышать 0,5 кВ/м.

Допустимые уровни напряженности электростатического поля, создаваемые монитором, клавиатурой, системным блоком, манипулятором "мышь", изделием в целом, не должны превышать 15,0 кВ/м.

Интенсивность ультрафиолетового излучения от экрана видеомонитора не должна превышать в диапазоне 0,28-0,315 мкм 0,1-10-3 Вт/м2; в диапазоне 0,315-0,4 мкм -0,1 Вт/м2. Излучение в диапазоне 0,2-0,28 мкм не допускается.

Конструкция ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ должна обеспечивать безопасный для пользователя уровень мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке пространства на расстоянии 0,05 м от экрана и частей корпуса ВДТ, ЭВМ или ПВЭМ при любых положениях регулировочных устройств. Уровень мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения не должен превышать на расстоянии 0,5 м от экрана и частей корпуса ВДТ не должен превышать 7,74-10-12 А/кг, что соответствует мощности эквивалентной дозы, равной 100мкР/ч (0,03 мкР/с).

Компьютеры с жидкокристаллическим экраном не имеют источников мощного электромагнитного излучения и не наводят статического электричества. Однако при использовании блока питания возникает некоторое превышение уровня на частоте 50 Гц, поэтому рекомендуется работать больше с использованием аккумулятора.

Во всех случаях для снижения уровня облучения монитор рекомендуется располагать на расстоянии не ближе 50 см от пользователя.

Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соблюдать регламентированные режимы труда и отдыха.

4.2.5 Эргономические требования к рабочему месту

Проектирование рабочих мест оборудованных ПЭВМ и ВДТ относится к числу важных проблем эргономического проектирования в области вычислительной техники.

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположению документов на рабочем месте (наличие и размеры подставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элементов рабочего места.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места пользователя ПЭВМ должны быть соблюдены следующие основные условия: оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места и достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения.

Рабочие места должны располагаться таким образом, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.

Расстояние между рабочими столами с мониторами (в направлении тыла поверхности одного монитора и экрана другого) должно быть не менее 2 м, а между боковыми поверхностями мониторов - не менее 1,2 м.

Рекомендуемое расположение рабочих мест с компьютерами показано на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Рекомендуемое расположение рабочих мест с компьютерами

Рабочие места при выполнении творческой работы, требующей значительного умственного напряжения или высокой концентрации внимания, следует изолировать одно от другого перегородками высотой 1,5-2 м.

Главными элементами рабочего места пользователя ПЭВМ являются стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление.

Зона досягаемости ограничивается дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе. Зона легкой досягаемости - часть моторного поля, ограниченная дугами, описываемыми расслабленными руками при движении их в плечевом суставе. Оптимальная зона досягаемости моторного поля - предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой.

Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья. При этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию. Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна быть полумягкой, с нескользящим, не электризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.

Тип рабочего стула (кресла) должен выбираться в зависимости от характера и продолжительности работы с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ с учетом роста пользователя. Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.

Во всех случаях для снижения уровня облучения монитор рекомендуется располагать на расстоянии не ближе 50 см от пользователя.

Уровень глаз при вертикальном расположенном экране ВДТ должен приходиться на центр или 2/3 высоты экрана. Линия взора должна быть перпендикулярна центру экрана. При работе на клавиатуре необходимо соблюдать правильное положение рук оператора (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Правильная позиция оператора (а) и правильное положение рук оператора при работе на клавиатуре (б)

Большое значение также придается правильной рабочей позе пользователя. При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях.

Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии не менее чем 300 мм от края, обращенного к пользователю или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

4.2.6 Режим труда

При работе с персональным компьютером очень важную роль играет соблюдение правильного режима труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках. Режимы труда и отдыха должны организовываться в зависимости от вида и категории трудовой деятельности.

Виды трудовой деятельности разделяются на три группы: группа А - работа по считыванию информации с экрана ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ с предварительным запросом; группа Б - работа по вводу информации; группа В - творческая работа в режиме диалога с ЭВМ. При выполнении в течение рабочей смены работ, относящихся к разным видам трудовой деятельности, за основную работу с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ следует принимать такую, которая занимает не менее 50 % времени в течение рабочей смены или рабочего дня.

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы. Время регламентированных перерывов в течение рабочей смены следует устанавливать в зависимости от ее продолжительности, вида и категории трудовой деятельности (таблица 4.3).

Таблица 4.3 - Время регламентированных перерывов

Категория работы ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ	Уровень нагрузки за рабочую смену при видах работ с ВДТ			Суммарное время регламентированных перерывов, мин
	группа А, количество знаков	группа Б, количество знаков	группа В, ч	При 8- часовой смене	при 12-часовой смене
I	до 20000	до 15000	до 2,0	30	70
II	до 40000	до 30000	до 4,0	50	90
III	до 60000	до 40000	до6,0	70	120

Продолжительность непрерывной работы с ВДТ без регламентированного перерыва не должна превышать 2 ч.

При работе с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ в ночную смену (с 22 до 6 ч), независимо от категории и вида трудовой деятельности, продолжительность регламентированных перерывов должна увеличиваться на 60 мин.

При 8-часовой рабочей смене и работе на ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ регламентированные перерывы следует устанавливать:

)        для I категории работ - через 2 ч от начала рабочей смены и через 2 ч после обеденного перерыва продолжительностью 15 мин каждый;

18)    для II категории работ - через 2 ч от начала рабочей смены и через 1,5-2 ч после обеденного перерыва продолжительностью 15 мин каждый или продолжительностью 10 мин через каждый час работы;

)        для III категории работ - через 1,5-2 ч от начала рабочей смены и через 1,5-2 ч после обеденного перерыва продолжительностью 20 мин каждым или продолжительностью 15 мин через каждый час работы.

При 12-часовой рабочей смене регламентированные перерывы должны устанавливаться в первые 8 часов работы аналогично перерывам при 8-часовой рабочей смене, а в течение последних 4 ч работы, независимо от категории и вида работ, каждый час продолжительностью 15 мин.

Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии и гипокинезии целесообразно выполнять комплексы упражнений.

Работающим на ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ с высоким уровнем напряженности во время регламентированных перерывов и в конце рабочего дня показана психологическая разгрузка в специально оборудованных помещениях (комната психологической разгрузки).

Профессиональные пользователи ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ должны проходить обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры в установленном порядке и не иметь медицинских противопоказаний.

Женщины со времени установления беременности и в период кормления ребенка грудью к выполнению всех видов работ, связанных с использованием ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, не допускаются.

Эффективность перерывов повышается при сочетании с производственной гимнастикой или организации специального помещения для отдыха персонала с удобной мягкой мебелью, аквариумом, зеленой зоной и т.п.

4.3 Эргономика пользовательских интерфейсов

4.3.1 Основные принципы проектирования интерфейсов

Масштабы распространения компьютеров, все возрастающая интенсификация человеческого труда требуют повышения внимания к проектированию интерфейсов, с тем, чтобы по возможности способствовать устранению или уменьшению стресса, который испытывает человек при работе с компьютером.

Под пользовательским интерфейсом (ПИ) понимают совокупность элементов, позволяющих пользователю программы управлять ее работой и получать требуемые результаты. Это система правил и средств, регламентирующая и обеспечивающая взаимодействие программы с пользователем. При проектировании интерфейсов главная задача - облегчить процесс восприятия и переработки информации.

Одним из важных показателей качества программного обеспечения является удобство его использования. Удобство использования пользовательского интерфейса (usability) − показатель его качества, который определяет общую концепцию удобства при использовании программного обеспечения, логичность и простоту в расположении элементов управления. Термин "юзабилити" можно рассматривать как синоним слова "эргономичность" с той разницей, что последняя определяет минимальность конкретных физических усилий при пользовании вещью, а первая - конечную суммарную степень удобства, меру интеллектуального усилия необходимого для получения полезных качеств этой вещи и скорость достижения положительного результата при управлении ею.

Согласно международному стандарту качества интерфейсов ISODIS 9241-11 Эргономические требования к офисной работе с визуальными терминалами, юзабилити определяется как "степень, в которой продукт может быть использован определенными пользователями для достижения поставленных целей эффективно, экономично и с удовлетворением в заданном контексте использования".

Для того чтобы любой пользователь мог легко освоить пользование программой, ее интерфейс должен быть выполнен в соответствии с выработанными эргономическими принципами. Эти принципы разрабатываются на основе опыта проектирования интерфейсов пользователей с учетом их пожеланий, на основе наблюдений за пользователями при их работе с программными средствами. Данные принципы позволяют рассматривать пользователя программного продукта и сам программный продукт как единую систему, между элементами которой происходят взаимодействия. Человек рассматривается как компонент рабочей системы. Правильное проектирование рабочих систем приводит к снижению рисков при работе, а, следовательно, и стрессов, с одновременным увеличением производительности труда.

Для успешного проектирования рабочих систем необходимо точно определить назначение и требования к разрабатываемой системе, в данном случае к программному средству. Интерфейс должен быть интуитивно понятным, не содержать элементов, которые вводят пользователя в заблуждение или заставляют обратиться в специализированные источники информации для уточнения смысла, должен позволять пользователю быстро получать доступ к имеющейся информации и удобно работать с программой.

Важным моментом при проектировании систем является распределение функций между человеком и системой. Для этого необходимо определить ограничения по функциям человека и машины, выбор исполнителя каждой функции и оптимизировать работу человека и машины. Распределение функций признается удовлетворительным, если рабочая нагрузка человека допустима, а работа осмысленна и мотивирована.

Хороший дизайн пользовательского интерфейса подразумевает, что программа соответствует ожиданиям пользователей о том, как она должна себя вести. Основное достоинство хорошего интерфейса пользователя заключается в том, что пользователь всегда чувствует, что он управляет программным обеспечением, а не программное обеспечение управляет им.

Для создания у пользователя такого ощущения "внутренней свободы" интерфейс должен обладать целым рядом свойств.

Естественность интерфейса. Естественный интерфейс − такой, который не вынуждает пользователя существенно изменять привычные для него способы решения задачи. Это, в частности, означает, что сообщения и результаты, выдаваемые приложением, не должны требовать дополнительных пояснений. Использование знакомых пользователю понятий и образов (метафор) обеспечивает интуитивно понятный интерфейс при выполнении его заданий. Метафоры являются своего рода "мостиком", связывающим образы реального мира с теми действиями и объектами, которыми приходится манипулировать пользователю при его работе на компьютере; они обеспечивают "узнавание", а не "вспоминание". Пользователи запоминают действие, связанное со знакомым объектом, более легко, чем они запомнили бы имя команды, связанной с этим действием.

Согласованность интерфейса. Согласованность позволяет пользователям переносить имеющиеся знания на новые задания, осваивать новые аспекты быстрее, и благодаря этому фокусировать внимание на решаемой задаче, а не тратить время на уяснение различий в использовании тех или иных элементов управления, команд и т.д. Обеспечивая преемственность полученных ранее знаний и навыков, согласованность делает интерфейс узнаваемым и предсказуемым. Согласованность важна для всех аспектов интерфейса, включая имена команд, визуальное представление информации и поведение интерактивных элементов.

Дружественность интерфейса (принцип прощения пользователя). На каждом этапе работы эффективный интерфейс должен разрешать только соответствующий набор действий и предупреждать пользователей о тех ситуациях, где они могут повредить системе или данным; также, у пользователя должна быть возможность отменить или исправить выполненные действия. Даже при наличии хорошо спроектированного интерфейса пользователи могут делать те или иные ошибки. Эти ошибки могут быть как "физического" типа (случайный выбор неправильной команды или данных) так и "логического" (принятие неправильного решения на выбор команды или данных). Эффективный интерфейс должен позволять предотвращать ситуации, которые, вероятно, закончатся ошибками. Он также должен уметь адаптироваться к потенциальным ошибкам пользователя и облегчать ему процесс устранения последствий таких ошибок.

Принцип "обратной связи". Всегда должна существовать обратная связь для действий пользователя. Каждое действие пользователя должно получать визуальное, а иногда и звуковое подтверждение того, что программное обеспечение восприняло введенную команду; при этом вид реакции, по возможности, должен учитывать природу выполненного действия. Желательно, чтобы время отклика было сопоставимо с реакцией человека. Типичный пользователь способен вытерпеть только несколько секунд ожидания ответной реакции от своего электронного "собеседника". Задержку часто можно "спрятать" от пользователя через многозадачность, позволяя продолжать выполнять другую работу, пока производятся фоновые вычисления. В любом случае пользователь должен иметь подтверждение того, что программа не "зависла", а продолжает работать.

Простота интерфейса. Простота интерфейса предполагает не упрощенчество, а обеспечение легкости в его изучении и в использовании. Кроме того, интерфейс должен предоставлять доступ ко всему перечню функциональных возможностей, предусмотренных данным приложением. Реализация доступа к широким функциональным возможностям и обеспечение простоты работы противоречат друг другу. Разработка эффективного интерфейса призвана сбалансировать эти цели. Один из возможных путей поддержания простоты - представление на экране информации, минимально необходимой для выполнения пользователем очередного шага задания. Многословные командные имена или сообщения, непродуманные или избыточные фразы затрудняют пользователю извлечение существенной информации. Другой путь к созданию простого, но эффективного интерфейса - размещение и представление элементов на экране с учетом их смыслового значения и логической взаимосвязи. Это позволяет использовать в процессе работы ассоциативное мышление пользователя.

Гибкость интерфейса - это его способность учитывать уровень подготовки и производительность труда пользователя. Гибкость предполагает возможность изменения структуры диалога и/или входных данных.

Эстетическая привлекательность. Проектирование визуальных компонентов является важнейшей составной частью разработки программного интерфейса. Корректное визуальное представление используемых объектов обеспечивает передачу весьма важной дополнительной информации о поведении и взаимодействии различных объектов. Следует формировать на экране среду, которая не только содействовала бы пониманию пользователем представленной информации, но и позволяла бы сосредоточиться на наиболее важных ее аспектах.

Качество интерфейса сложно оценить количественными характеристиками, однако более или менее объективную его оценку можно получить на основе приведенных ниже частных показателей.

)        Время, необходимое определенному пользователю для достижения заданного уровня знаний и навыков по работе с приложением (например, непрофессиональный пользователь должен освоить команды работы с файлами не более чем за 4 часа).

21)    Сохранение полученных рабочих навыков по истечении некоторого времени (например, после недельного перерыва пользователь должен выполнить определенную последовательность операций за заданное время).

)        Скорость решения задачи с помощью данного приложения; при этом должно оцениваться не быстродействие системы и не скорость ввода данных с клавиатуры, а время, необходимое для достижения цели решаемой задачи. Исходя из этого, критерий оценки по данному показателю может быть сформулирован, например, так: пользователь должен обработать за час не менее 20 документов с ошибкой не более 1%.

)        Субъективная удовлетворенность пользователя при работе с системой (которая количественно может быть выражена в процентах или оценкой по n-бальной шкале).

4.4 Вывод

В разделе подробно описаны вредные и опасные производственные факторы при работе с персональным компьютером в ходе проектирования и разработки базы данных Государственного репозитория электронных документов.

Представлены требования к помещениям и рабочим местам, где эксплуатируются ПЭВМ касающиеся освещения, микроклимата, уровня шума и вибрации, излучений и электромагнитных полей, пожарной безопасности. Также описаны общие принципы мероприятий по безопасности жизнедеятельности.

5. Руководство пользователя системой

5.1 Описание интерфейса

Для загрузки автоматизированной системы управления необходимо любым доступным способом произвести запуск файла Contour_ and_ Shtrih. exe. После загрузки системы можно будет видеть основную форму с расположенными и готовыми для работы компонентами (рисунок 5.1). В качестве изображения, которое будет обрабатываться, могут быть использованы графические изображения, находящиеся на компьютере или изображения полученные с web-камеры.

Рисунок 5.1 - Главное окно программы

Пользователь может регулировать разрешение изображения полученного с web-камеры путем изменения вкладки "Разрешение камеры". В списке можно выбрать значения разрешения используемой камеры. В списке отобразятся все допустимые значения разрешения используемой камеры. На данной вкладке дополнительно реализована возможность выбора длины и площади искомых контуров изображения.

Также реализована функция добавления готового изображения. Для этого необходимо перейти на вкладку "изображение" и выбрать файл на жестком диске.

В ходе использования программы пользователь может отобразить все контуры, находящиеся на изображении, путем изменения значения флажка "Отобразить контуры".

Для задания критерия поиска контуров на изображении используя вкладку "Фильтры" можно задавать максимальную длину контуров.

В ходе выполнения системы контроля качества продукции необходимо обнаруживать и фиксировать заданные пользователем контуры. Для это создано отдельное дочернее окно, в котором отображаются все найденные контуры соответствующей длины и площади. Чтобы открыть окно "создание шаблона" необходимо кликнуть по соответствующему пункту меню.

В появившемся окне отображаются все найденные контуры (рисунок 5.6). Также можно добавить необходимы контур в шаблон, предварительно задав его имя в шаблоне и кликнув кнопку "Добавить контур в шаблон".

Рисунок 5.6 - Добавление контура

Добавленный шаблон будет занесен в список шаблонов. При обнаружении контура из списка шаблонов, будет отображаться рамка с именем контура в месте, где контур был обнаружен.

Для просмотра списка контуров входящих в состав шаблона необходимо открыть в кладку "Список контуров" (рисунок 5.7) путем нажатия соответствующего пункта меню.

Рисунок 5.7 - Список контуров

В открывшемся окне отображается список всех занесенных контуров в шаблон с отображением линии контура. Путем нажатия кнопки "удалить контур" можно удалить выбранный контур из данного шаблона. Для удобства использования данного программного продукта также реализованы функции сохранения, открытия и создания нового шаблона. Все эти операции можно выполнить, нажав соответственные пункты меню.

При нажатии пунктов меню "сохранить шаблон", "открыть шаблон" открывается диалог с возможностью выбора соответствующего файла (рисунок 5.8).

Рисунок 5.8 - Диалог открыть шаблона

Для работы с данными, которые приходят от терминала сбора данных и данным с баз данных используется набор моделей находящихся в главном окне программного комплекса (рисунок 5.9).

Рисунок 5.9 - Компоненты для работы с терминалом сбора данных

Для создания подключения с терминалом сбора данных необходимо запустить сервер, который отвечает за подключение оборудование и прием сообщений. Для того чтобы создать подключение, необходимо задать номер прослушиваемого порта и нажать кнопку "старт". После нажатия данной кнопки, будет создан объект класс сервер и будет ожидаться подключение и прием сообщений от клиентского оборудования.

При установки связи и получения системного сообщения о готовности обмена информации, происходит установка значений номера партии и количества листов в данной партии (рисунок 5.10).

Рисунок 5.10 - Компоненты для установки значений

Для остановки или обрыва соединения необходимо нажать кнопку "стоп". При нажатии этой кнопки произойдёт уничтожения объекта класса сервер, соединения с клиентом и созданного процесса сервер.

Для сброса состояния завершения партии, необходимо нажать кнопку "reset stat". Произойдет изменение записей таблицы о составе партии. Для удаления всех записей таблицы путевого листа необходимо нажать кнопку "truncate". После нажатия этой кнопке произойдет удаления всех записей таблицы.

Для завершения программы необходимо нажать кнопку закрытия программы - красный крестик в правом верхнем углу.

5.2 Вывод

Данный программный продукт является легким в освоении и эксплуатации. Пользователю не требуется дополнительных знаний пользования компьютером.

Заключение

Результатом проделанной работы является автоматизированная система управления качеством печатной продукции, реализованный при помощи популярного объектно-ориентированного языка программирования C#, а так же с поддержкой систем управления базами данных microsoft sql server 2012. В ходе дипломного проекта также использовались библиотеки алгоритмов графического зрения opencv, opencv. emgu.

В ходе выполнения дипломного проекта были разработаны системы видеоконтроля качества продукции на основе распознавания контуров и система анализа качества и учета готовой продукции. Использование системы видеоконтроля качества печати дает возможность оператору печатной машины дистанционно наблюдать изображение запечатываемой продукции в реальном времени, причем с гораздо большей детализированностью, чем невооруженным глазом. Видеоконтроль существенно сокращает отходы бумаги, повышает качество продукции, позволяет увеличить скорость печатной машины, сокращает время подготовки к печати. Наиболее мощные системы видеоконтроля могут автоматически находить различные дефекты печати и подавать сигнал оператору о сбое печатного оборудования. Это делает процесс печати почти полностью автоматизированным.

Создание устройств, выполняющих функции распознавания различных объектов, в большинстве случаев обеспечивает возможность замены человека специализированной автоматизированной системой. Благодаря этому, значительно расширяются возможности сложных систем, выполняющих различные информационные, логические, аналитические задачи.

Предполагаемая прибыль от реализации программного средства составляет 15 954 700 бел. руб., а планируемая отпускная цена разработчика без налогов составляет 69 137 000 бел. руб.

Список использованной литературы

1.      Контурный анализ: Марк Хэмпшир, Кейт Стефенсон - Москва, РИП-Холдинг, 2006 г. - 256 с

2.      Васвани, В. Zend Framework: разработка - приложений C# / В. Васвани. - СПб: Питер, 2012. - 432 c.

.        В мире науки, №1, январь 2009: - Санкт-Петербург, В мире науки, 2009 г. - 96 с.

.        Издательство: ФИЗМАТЛИТ, 2011 г. Введение в контурный анализ и его приложения к обработке изображений и сигналов

.        Фоли Дж., вэн Дэм А. Основы интерактивной машинной графики: В 2-х книгах. Пер. с англ. М.: Мир, 1985.

.        Введение в контурный анализ. Фурман Я.А. Физматлит 2003

.        Нейгел, Ивьен, Глинн, Уотсон, Скиннер. C# 2008 и платформа.net 3.5 для профессионалов. 2009

.        Microsoft SQL Server 2005. Практические методы работы (+ CD-ROM): - Москва, ЭКОМ Паблишерз, 2007 г

.        Cyrus M., Beck J. Generalized two - and threedimensional clipping // Computer and Graphics, Vol.3, pp.23-28, 1978

.        Павловская. C# Программироване на языке высокого уровня. 2009

.        Разработка приложений на основе Microsoft SQL Server 2005: Эндрю Дж. Браст, Стивен Форте - Москва, Русская Редакция, 2007 г

12.    И.И. Цуккерман. Преобразования электронных изображений. - М.: Энергия, 1972.  <http://litra.studentochka.ru/book?id=19096066>

.        Русскоязычное сообщество Yii [Электронный ресурс] / Электронная энциклопедия. - Режим доступа: http://<http://yiiframework.ru/>

.        Самсонова, Т.В. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: методич. пособие / Т.В. Самсонова - Минск: БГУИР, 2005.

.        НПБ 5-2005. Нормы пожарной безопасности Республики Беларусь. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. - Минск: МЧС РБ, 2006. - 37 с.

Список использованных источников

1.       Берлянт, А.М. Основы контурного анализа / А.М. Берлянт. - М.: Аспект Пресс, 2013. - 477 с.

2.      Рихтер, Дж. CLR С#. Программирование на платформе Microsoft.net Framework 4.0/Дж. Рихтер. - 3-е изд. - СПб.: Питер, 2012. - 928 с.

.        Климов, Л.П. С#. Советы программистам / Л.П. Климов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 544 с.

.        Культин, Н.Б. Microsoft Visual С# в задачах и примерах / Н.Б. Культин. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - 320 с.

.        Абрамян, М.Э. Visual С# на примерах / М.Э. Абрамян. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 496 с.

.        Фленов, М.Е. Библия С# / М.Е. Фленов. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2011. - 560 с.

.        Самсонова, Т.В. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Методическое пособие / Т.В. Самсонова - Минск: БГТУ, 1997. - 29 с.

.        Нейгел К. С# 2005 и платформа.net 3.0 для профессионалов / К. Нейгел. - М.: ООО "И.Д. Вильямс", 2014. - 1376 с.

.        Уотсон, К. Visual С# 2010: полный курс / К. Уотсон. - М.: ООО "И.Д. Вильямс", 2011. - 960 с.

.        Нейгел К. С# 4.0 и платформа NET 4 для профессионалов / К. Нейгел. - М.: ООО "И.Д. Вильямс", 2011. - 1440 с.

.        Пугачев, С.В. Разработка приложений для Windows 8 на языке C# / С.В. Пугачев, А.М. Шериев, К.А. Кичинский. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. - 416 с.

.        Скит, Дж. С#: программирование для профессионалов / Дж. Скит. - М.: ООО "И.Д. Вильямс", 2011. - 544 с.

.        Кузнецов, М.В. MySQL5/М.В. Кузнецов, И.В. Симдянов. - СПб: БХВ-Петербург, 2010. - 415 с.

.        НПБ 5-2005. Нормы пожарной безопасности Республики Беларусь. Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. - Минск: МЧС РБ, 2006. - 37 с.

.        СHБ 4.02.01-03. Отопление и кондиционирование воздуха. - Минск: Министерство архитектуры и строительства РБ, 30.12.2003. - 78 с.

.        ТКП 45-2.04-153-2009. Естественное и искусственное освещение. Строительные нормы проектирования. - Минск: Минстройархитектура РБ, 2010. - 72 с.

.        ТКП 45-2.04-154-2009. Защита от шума. Строительные нормы проектирования. - Минск: Минстройархитектура РБ, 2010. - 74 с.