Организация дипломного проектирования

ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Методические указания для студентов, обучающихся по специальности 230101

и направления подготовки бакалавров 230100

(очная форма обучения)

 

 

Омск 2007

 

Составители: Б.И.Елькин, В.И.Потапов, О.П.Шафеева

 

Приведен порядок организации дипломного проектирования, выбора тематики дипломных   проектов  (ДП)   или  дипломных   работ (ДР) и  их  выполнения на основе современных информационных    технологий. Изложены требования   к  ДП: оформлению, содержанию и объему разделов пояснительной записки и графической   части.

Указаны правила   подготовки  ДП (ДР), проверки,  утверждения  и   их защиты  в  ГАК. Даны приложения, содержащие справочные сведения  по материалам к дипломному проектированию. 

Предназначены для студентов, обучающихся специальности 230101“Вычислительные машины,  комплексы и  сети” и  направления подготовки бакалавров  230100 “Информатика и вычислительная техника” (очная форма обучения).

 

            Печатаются по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

1. Общие положения итоговой государственной аттестации

 

Требования к выпускной квалификационной работе

 

Выпускная квалификационная работа инженера (дипломный проект или дипломная работа) представляет собой законченную научно-исследовательскую, проектную или технологическую разработку, в которой решается актуальная задача для направления “Информатика и вычислительная техника” по проектированию или исследованию одного или нескольких объектов профессиональной деятельности и их компонентов (полностью или частично) [1].

Дипломная работа (проект) должна быть представлена в форме рукописи. Требования к содержанию, объему и структуре дипломной работы (проекта) определены кафедрой ИВТ на основании руководящих положений Федерального агентства по образованию.

В выпускной квалификационной работе выпускник должен показать знания в следующих областях:

- методы системного анализа и описание предметной области и объектов проектирования (ОП);

- формальный аппарат для функционального, структурного и алгоритмического проектирования;

- разработку программных средств и аппаратных структур ОП;

- математические модели и методы для анализа, расчетов, оптимизации детерминированных и случайных явлений и процессов ОП;

- возможности ЭВМ или вычислительных систем ОП;

- методы и средства разработки алгоритмов и программ, приемы структурного программирования;

- системные программные средства, операционные системы и оболочки, обслуживающие сервисные программы;

- модели представления знаний и формализации задач при разработке интеллектуальных компонентов автоматизированных систем (в зависимости от тематики работы);

- основные инструментальные средства разработки экспертных систем (в зависимости от тематики работы);

- инструментальные средства компьютерной графики и графического диалога (в зависимости от тематики работы).

Выпускник должен уметь:

- формировать основные технико-экономические требования к объектам проектирования;

- разрабатывать алгоритмы обработки информации и управления;

- разрабатывать структуры аппаратных и программных модулей;

- количественно оценивать производительность и надежность объектов проектирования; обеспечивать их  информационную безопасность;

- создавать проектную документацию.

Квалификационная работа состоит из графической части и пояснительной записки.

Пояснительная записка, как правило, включает следующие разделы:

- техническое задание на проектируемый объект, оформляемое в строгом соответствии с требованиями государственных стандартов;

- исследовательский раздел, в котором приводятся материалы по исследованию предметной области и самого предмета проектирования, по анализу вариантов решения поставленной задачи и выбору конкретного варианта по итогам технико-экономического обоснования;

- специальный раздел – центральный, где раскрываются все аспекты проектируемого объекта, включая вопросы информационной безопасности.

- технологический раздел, посвященный разработке технологии изготовления технического, программного или информационного продукта;

- экономический раздел, в котором предлагается решение экономических аспектов разработки (расчет себестоимости продукта, маркетинговый поиск, сетевые графики разработки, предложения по рекламе и т.д.);

- раздел обеспечения безопасности жизнедеятельности, в котором анализируются вредные для человека факторы, связанные с разработкой и использованием проектируемого объекта, и предлагаются мероприятия, направленные на максимальное снижение последствий этих факторов.

Время, отводимое на подготовку квалификационной работы, инженера, составляет не менее 15 недель.

Подготовка и оформление выпускной работы бакалавра выполняется в течение 6 недель параллельно с учебным процессом и включает раздел проектирования вычислительной сети, исследовательский раздел, экономическое обоснование и раздел охраны труда.

 

Цели и задачи дипломного проектирования

 

Выполнение дипломного проекта или дипломной работы является завершающим этапом обучения студента в высшем учебном заведении и имеет своей целью систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний и навыков, полученных в период обучения в вузе; выявление степени подготовленности студента к самостоятельной творческой работе в качестве специалиста соответствующего профиля – инженера; формирование четкого представления о методологической основе профессиональной   деятельности.

В процессе выполнения дипломного проекта (работы) студент должен показать, что он владеет достаточными теоретическими знаниями и практическими навыками самостоятельного решения поставленных перед ним инженерных задач.

Дипломный проект (дипломная работа) является выпускной квалификационной работой дипломированного специалист, на основе которой Государственная аттестационная комиссия (ГАК) решает вопрос о присуждении ему квалификации инженера по специальности 23 01 01 “Вычислительные машины, комплексы и сети” или бакалавра по направлению  23 01 00 62 “Информатика и вычислительная техника” в соответствии со стандартом, утвержденным приказом Минобразования РФ от 25.03.2003 № 1155.

 

Организация дипломного проектирования

 Общий перечень тем дипломных проектов (работ) составляется выпускающей кафедрой “Информатика и вычислительная техника” (ИВТ) на основе предложений предприятий, сотрудников кафедры, а также самих студентов и утверждается на ученом совете факультета.

При выборе темы дипломного проекта (работы) следует учитывать ее актуальность для реальных потребностей науки, техники и производства.

Тема дипломного проекта (работы) уточняется выпускающей кафедрой во время прохождения студентом преддипломной практики. Тема должна соответствовать профилю специальности и современному уровню развития информатики и вычислительной техники. Основанием для выполнения дипломного проекта (работы) является техническое задание.

Перед началом преддипломной практики студенту выдается предварительное задание, которое ориентирует его на сбор и подготовку материала в соответствии с тематикой будущего дипломного проекта (работы). В период преддипломной практики студенты изучают аналоги и прототипы объектов проектирования и собирают информационные материалы, необходимые для выполнения дипломного проекта (работы). К концу преддипломной практики окончательно определяется тема дипломного проекта (работы) и студент представляет обоснование темы или предварительный проект технического задания на дипломный проект (работу) заведующему кафедрой ИВТ для утверждения.

Руководители дипломных проектов (работ) назначаются по представлению кафедры ИВТ распоряжением деканата факультета. Руководитель дипломного проекта (работы) согласовывает с кафедрой тему проекта, техническое задание  и следит за соответствием всех частей проекта предъявляемым требованиям, оказывает помощь студенту в разработке календарного плана работы над проектом (прил. Л), рекомендует необходимую литературу, осуществляет систематический контроль хода дипломного проектирования и дает необходимые консультации.

По отдельным частям дипломного проекта (работы) назначаются консультанты от промышленности и из числа представителей соответствующих кафедр университета: по экономической части – от кафедры “Экономика и организация труда”, по безопасности жизнедеятельности – от кафедры “Безопасность жизнедеятельности”. По предложению руководителя дипломного проекта (работы) и в случае необходимости кафедра может приглашать консультантов по отдельным разделам дипломного проекта (работы).

За принятые в дипломном проекте решения и за правильность всех данных отвечает студент – автор проекта (работы).

 

3. Тематика дипломных проектов (работ)

 

В соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования дипломированного специалиста по информатике и вычислительной технике объектами профессиональной деятельности инженера являются: вычислительные машины, комплексы и сети. Практическая деятельность инженера включает проектирование, производство и эксплуатацию аппаратных, аппаратно-программных и программных средств вычислительной техники, применяемых в различных областях народного хозяйства, связанных с информационными технологиями.

 Темой дипломного проекта может являться разработка следующих объектов:

- нового устройства или коренная модернизация существующего конкретного устройства электронной вычислительной техники;

- алгоритмов и программ  вычислительных систем и специализированных вычислительных устройств на базе микропроцессорных средств;

- прикладных баз данных и знаний;

- программных, информационных и технических средств САПР;

- сетевых программных и технических средств систем передачи данных;

- специализированных автоматизированных систем на основе информационных технологий для различных областей промышленности и научных исследований.

В частности, темами дипломных проектов по аппаратной части могут быть:

- разработка контроллеров различного назначения на базе микропроцессорной техники;

- разработка специализированных технических средств автоматизации по заданиям промышленных предприятий;

- проектирование лабораторных установок, стендов для исследования и испытаний компонентов и устройств ЭВМ, средств передачи и обработки данных, в том числе и для учебных целей.

Темами дипломных проектов по программному и информационному обеспечению могут быть:

- создание и исследование математических моделей различных объектов, включая демонстрационные и имитационные модели;

- разработка автоматизированных систем и автоматизированных рабочих мест (в части программного обеспечения);

- разработка пакетов прикладных программ (ППП) обработки информации;

- создание “настольных” баз данных и знаний.

Темами дипломных проектов по САПР могут быть:

- моделирование систем и их компонентов различного функционального назначения;

- разработка алгоритмов и прикладных программ на автоматизированное проектирование различных устройств и программного обеспечения;

 - автоматизация выпуска конструкторской документации.

Темами дипломных проектов по проектированию автоматизированных систем и систем передачи данных могут быть:

- проектирование автоматизированных систем различного назначения с использованием вычислительной техники;

- проектирование систем передачи данных:

а) на базе локальных и корпоративных вычислительных сетей;

б) на базе каналов связи с распределенной топологией.

Приведенный перечень является ориентировочным и при составлении заданий на дипломное проектирование может дополняться и конкретизироваться руководителем проекта по согласованию с выпускающей кафедрой.

Стили разработки дипломного проекта [2]. Выбор темы по автоматизированным системам (АС) и их проектирование имеют свои особенности. Если темой ДП является разработка сложной (большой) АС, то возможно два направления деятельности:

 1) собственно системное проектирование объекта на базе готовых программ и аппаратных комплектов с помощью специальных инструментальных средств разработки;

   2) проектирование составляющих АС и  самих инструментальны средств, а затем синтез системы.

В первом случае дипломник должен знать основы системотехники, стандарты ISO на информационные технологии, владеть инструментальными средствами разработки приложений (CASE-средства) и обобщать результаты анализа автоматизированных процессов, работая в сотрудничестве со специалистами промышленности.

Второе направление относится к реализации функций АС: методов, моделей, алгоритмов, программ на базе знания системотехники, анализа и синтеза проектных решений, технологии программирования и т.д.

Эти положения справедливы для широкого класса АС: систем обработки данных (СОД), информационно-поисковых систем (ИПС), систем автоматизации проектирования (САПР), автоматизированных систем управления (АСУ) и автоматизированных банков данных (АБД).

В РФ действует государственный стандарт на стадии создания АС (прил. Г, № 41). Существует международный стандарт на стадии жизненного цикла программной продукции (ISO 12207: 1995).

Автоматизированные системы и их компоненты являются сложными и, зачастую, большими объектами. При их проектировании можно использовать один из стилей проектирования:

- нисходящий стиль, при этом четкая реализация стиля приводит к спиральной модели разработки объекта: на каждом витке спирали блоки предыдущего уровня детализируются, используя обратные связи (альтернативной является так называемая каскадная модель, относящаяся к поочередной реализации частей системы);

- восходящий стиль, когда проектируют, начиная с компонентов и кончая системой, добавляя на каждом уровне проектную информацию.

-  комбинированный, сочетающий нисходящий и восходящий стили.

В дипломном проекте рекомендуется использовать нисходящий стиль для разработки программных продуктов и восходящий стиль для разработки  технических средств.

При нисходящем стиле верхний уровень проектирования АС является концептуальным проектированием и выполняется в процессе предпроектных исследований (сбор информации на предприятии в процессе преддипломной практики, изучение и анализ прототипа, предварительное формулирование ТЗ и т.д.) и эскизной проработки системы [8]. Эти  стадии называются формированием требований к системе, разработкой концепции или эскизным проектом и подробно описаны в [3, гл. 6].

 При разработке АС заданного в ТЗ типа на основе нисходящего проектирования следует разработать концепцию построения системы, провести разбиение системы на подсистемы и блоки. Затем выполнить детальную техническую разработку 1-2 блоков, включая аппаратные и программные средства.

При восходящем проектировании следует детально разработать заданное устройство, блок, программу, входящие в разрабатываемую АС, а затем дать описание всей АС, ее структуры и привязку проектируемых устройств (блоков) или программ к разрабатываемой системе.

Дипломный проект должен выполняться на основе современных информационных технологий. Объектом разработки информационных  технологий являются CASE-системы [2].

Существуют два направления использования CASE-систем. Первое из них - Computer Aided System Engineering – служит для поддержки концептуального проектирования сложных (больших) систем, преимущественно слабоструктурированных. Второе направление – Computer Aided Software Engineering – предназначено для автоматизированного проектирования программного обеспечения (ПО) и включает инструментальные CASE или инструментальные среды разработки ПО.

Описание (моделирование) объектов выполняется на основе STEP-технологии. STEP (Standard for Exchange of Product data) - это совокупность стандартов под номером ISO 10303. Они определяют средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Стандарты STEP положены в основу CALS-технологий.

CALS (Computer Aided Logistics Systems) – это технология сквозной комплексной компьютеризации сфер промышленного производства с целью унификации и стандартизации продукции на всех этапах ее жизненного цикла [2].