Программный комплекс расчета комплексной нетранзитивности отношения превосходства на группе объектов

 

Содержание

Введение

1. О проблеме выявления и анализа нетранзитивных отношений предпочтения

.1 Логические и математические модели нетранзитивности

.2 Объективная непереходность превосходства в предметных областях

.3 Разрешимость - неразрешимость проблемы нетранзитивности превосходства: простая и алгоритмическая

. Алгоритмическое обеспечение программного комплекса «Контур»

.1 Функции программного комплекса «Контур»

.2 Алгоритм расчета комплексной нетранзитивности отношения превосходства на группе объектов

.2.1 Входные и выходные данные

.3.2 Алгоритм обработки данных

. Описание программного комплекса «Контур»

.1 Среда разработки Delphi

.2 Исходные данные

. Численный пример (сравнительный анализ привлекательности футбольных чемпионатов России и Испании)

. Экономическая часть

.1 Введение в экономическую часть

.2 Расчет трудоемкости проекта

.3 Определение затрат на заработную плату

.4 Определение материальных расходов

.5 Определение накладных расходов

.6 Определение себестоимости проекта

. Безопасность и экологичность проекта

.1 Анализ опасностей и вредных факторов при работе на персональном компьютере

.2 Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы

.2.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

.2.2 Общие требования к организации рабочих мест пользователей

.2.3 Требования к микроклимату на рабочих местах

.2.4 Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах

.2.5 Требования к освещению на рабочих местах

.2.6 Требования к уровням электромагнитного и электростатического полей в помещениях с ВДТ и ПЭВМ

.2.7 Требования к режиму работы пользователя ПЭВМ

.3 Защита для глаз

.4 Эргономические требования к пользовательскому интерфейсу

.5 Электробезопасность

.6 Пожарная безопасность

Заключение

Список литературы

Введение

Одна из характеристик сложной системы - непредсказуемость в анализе взаимодействия ее элементов. Нетранзитивность отношения предпочтения - один из типов такой непредсказуемости. Нетранзитивность… само это слово подразумевает, что большинство отношений в мире все-таки должно быть транзитивно, а немногие имеющиеся исключения можно, таким образом, определить через отрицание.

В дипломном проекте осуществляется междисциплинарный анализ транзитивности - нетранзитивности (переходности - непереходности) отношения превосходства: А превосходит В, В превосходит С, А превосходит (уступает) С. Доказывается, что принцип транзитивности не является универсальным: во множестве предметных областей и с помощью различных исследовательских методов показано, что аксиома транзитивности, справедливая при отсутствии взаимодействий между сравниваемыми объектами, перестает работать в более сложных ситуациях. Здесь требуется изменение способа рассуждений, и само следование аксиоме транзитивности может стать логической ошибкой. Вводится различение четырех типов ситуаций, связанных с:

а) объективностью отношений транзитивности - нетранзитивности;

б) их субъективной оценкой человеком.

Анализируются последствия решений, в том числе ошибочных, сделанных с использованием принципа транзитивности.

Важнейшей частью постановки и решения самых разных проблем является оценивание, сравнение конкурирующих альтернатив на предмет выбора одной или нескольких наилучших. Человек должен сравнивать возможные способы практических действий, чтобы выбрать один из них; сравнивать множество объектов или субъектов, соперничающих между собой; несколько конкурирующих теорий той или иной системы; пути дальнейшего развития этой системы и т. д. В ситуациях конфликта и борьбы часто жизненно важны умозаключения и прогнозы о превосходстве одних участников над другими, об отношениях доминирования и подчиненности, о предпочтительности одних средств борьбы по сравнению с другими.

Оценивание осуществляется в соответствии с теориями («наивными», имплицитными или научными, эксплицитными), формирующимися у решателя-исследователя. При этом единая теория любого достаточно сложного развивающегося объекта вряд ли возможна. Так, вряд ли возможна единая психологическая теория.

Задача работы состоит в разработке программной технологии выявления степени нетранзитивности произвольного отношения предпочтения на заданном множестве объектов любой природы.

Целью дипломного проекта является:

-обзор источников;

-осознание характера проблемы;

-алгоритмизация ее решения;

-разработка программного продукта;

-решение реальной практической задачи.

1. О проблеме выявления и анализа нетранзитивных отношений предпочтения

Проблемы сравнения не элементарных, а сложных объектов, как реальных, так и идеальных, во многом связаны с тем, что эти объекты обладают свойствами эмергентности, недизъюнктивности и другими неожиданными свойствами, плохо описываемыми средствами методологии, не учитывающей системных взаимодействий.

В логике транзитивность (переходность) определяется как такое свойство отношений, при котором из того, что первый элемент находится в определенном отношении ко второму, а второй к третьему, следует, что первый элемент находится в этом же отношении к третьему Р - отношение превосходства (аРв)^(вРс)=>аРс - свойство транзитивности. Пусть имеется множество объектов М. Нарушение транзитивности отношения Р на М означает, что такие, что . Не все отношения транзитивны (например, отношение «любит» не транзитивно). Но в классической логике сравнения и в традиционной теории принятия решений транзитивность отношений превосходства вводится как аксиома, считающаяся «ключевым критерием рациональных действий». Эта аксиома состоит в следующем: если первое превосходит второе в определенном отношении (по определенному признаку), а второе превосходит третье, то первое превосходит третье в указанном отношении. Понятие «превосходит» может быть заменено сравнительными понятиями «предпочтительнее», «лучше», «хуже», «более эффективно», «менее эффективно», «выгоднее» и т. д.

Овладение транзитивными рассуждениями считается одним из важнейших этапов умственного развития человека. Оно связано со способностью делать дедуктивные заключения, с пониманием сущности измерения, принципов сохранения. В ряде работ показано, что в онтогенезе первые транзитивные умозаключения начинают осуществляться примерно с 5 лет. Пример задачи на транзитивное заключение для детей: «Петя выше Бори. Боря выше Гены. Кто выше всех?»

Условием транзитивности отношения превосходства является ацикличность - эти отношения не должны образовывать круг. (В частности, в нашем примере из того, что Петя выше Бори, а Боря выше Гены, следует, что Петя должен быть выше Гены, иначе отношение ростов всех троих станет круговым.)

Следование аксиоме транзитивности рассматривается многими авторами как необходимое условие разумности выбора, а ее нарушение - как логическая ошибка. Если человек предпочитает, например, банан апельсину, а апельсин - яблоку, то при необходимости выбора между бананом и яблоком разумное (а не ситуативное и эмоциональное) решение состоит в выборе банана. Аналогично, по мнению ряда исследователей, транзитивность должна соблюдаться и при принятии более важных и менее очевидных решений. Приведем пример из экономической психологии: «Допустим, что человеку был предложен выбор между сокращением рабочего дня и повышением зарплаты, и он предпочел первое. Затем ему предложили выбирать между повышением зарплаты и увеличением отпуска, и он избрал повышение зарплаты. Означает ли это, что, сталкиваясь затем с необходимостью выбора между сокращением рабочего дня и увеличением отпуска, этот человек выберет в силу законов логики, так сказать, автоматически, сокращение рабочего дня? Будет ли он противоречить себе, если выберет в последнем случае увеличение отпуска? Ответ здесь не очевиден». Добавим: не очевиден из-за множества взаимосвязанных параметров, которые человек должен учесть при решении этой комплексной проблемы.

При необходимости учета сразу многих параметров и критериев люди нередко совершают ошибочные нетранзитивные выборы. А. Тверски разработал методику, которая актуализирует имеющуюся у людей тенденцию делать нетранзитивные выборы и позволяет изучать особенности таких решений. Например, он предлагал испытуемым совершать выбор между попарно предъявляемыми психологическими портретами кандидатов, проходящих по конкурсу на определенную должность и различающихся по: интеллекту, эмоциональной стабильности и социальной активности, - выбирая наиболее подходящего. А. Тверски сумел разработать такие психологические портреты, что большинство испытуемых в паре кандидатов А-В предпочитали кандидата А, в паре В-С - кандидата В, в паре C-D - кандидата C, в паре D-E - кандидата D, но в паре А-Е - кандидата Е. Более того, когда экспериментатор указывал им на создавшееся противоречие, многие испытуемые спорили, доказывая обоснованность своих выводов. В других экспериментах А. Тверски испытуемые совершали нетранзитивные выборы между несколькими играми лотереями (задача состояла в том, чтобы выбрать, в какой лотерее участвовать).

1.1 Логические и математические модели нетранзитивности

С одной стороны, существует простое логическое рассуждение, призванное наглядно продемонстрировать ошибочность нарушения принципа транзитивности. Оно называется «денежным насосом» («money pump») и состоит в следующем. Пусть имеется 3 объекта А, В, С (это могут быть неодушевленные предметы - товары, лотереи или же люди - кандидаты, нанимающиеся на работу, и т. д.). Пусть человек, принимающий решение, предпочитает объект А объекту В, а объект В объекту С. Тогда, имея объект С, он будет готов заплатить некую сумму денег, чтобы заменить С на В и затем В на А. Но если он, в нарушение принципа транзитивности, предпочитает объект С объекту А, то он заплатит еще некоторую сумму, чтобы заменить А на С. Тем самым он придет к тому же, с чего начал, только теперь уже с меньшей суммой денег. И так будет продолжаться до тех пор, пока этот «насос» циклических, нетранзитивных предпочтений не «высосет» все средства и силы субъекта.

С другой стороны, несмотря на простоту такого рода доказательств, обсуждение принципа транзитивности вызывает дискуссии, которые временами напоминают попытки ломиться в открытую дверь. Слишком очевидны случаи, когда отношения превосходства представляются непереходными. Из наиболее наглядных примеров можно привести нетранзитивные отношения превосходства между спортивными командами: команда А может систематически выигрывать у команды В, В у С, но команда С систематически выигрывать у А. Не менее интересно, что та же самая ситуация наблюдается в борьбе компьютерных программ - участниц соревнований по интеллектуальным играм: шахматам, нардам и т. п. В группе животных особь А может доминировать над В, В над С, но С над А. Семейные отношения доминирования далеко не всегда транзитивны: отец доминирует над ребенком, ребенок над матерью, мать над отцом. В человеческой культуре иерархия субъектов, выполняющих разные социальные функции, может быть нетранзитивной.

Таким образом, есть теоретические аргументы и эмпирические данные и в пользу переходности отношения превосходства в некоторых областях, и в пользу непереходности; и есть исследователи, которые жестко отстаивают аксиому транзитивности или, по крайней мере, утверждают, что потери при отказе от нее будут больше, чем при ее сохранении, и есть авторы, доказывающие ошибочность принятия транзитивности превосходства как аксиомы. На практике аксиома транзитивности отношения превосходства широко используется как нормативный принцип при построении экспертных систем, компьютерных баз знаний и систем искусственного интеллекта. В ряде случаев предпринимаются специальные усилия по переводу объективно нетранзитивных отношений в транзитивный вид.

С нашей точки зрения, ситуация станет более определенной, если учесть следующее принципиальное обстоятельство. Среди аксиом теории принятия решений имеется и такая, которая исключает возможность взаимодействия между исходами (последствиями). Однако А. Тверски и Д. Канеман сформулировали следующее предположение: «Транзитивность, вероятно, сохраняется, когда сравниваемые опции оцениваются отдельно друг от друга, и не удерживается, когда последствия выбора опции зависят от альтернативы, с которой она сравнивается». Л. Темкин еще более определенно пишет о необходимости различать два подхода к сравнению объектов. В первом, контекстно-независимом подходе оценка ситуации определяется только внутренними факторами и заданным идеалом (образцом), но не той или иной альтернативой, представленной в этой ситуации. Во втором, контекстно-зависимом подходе оценка ситуации зависит от альтернативы, с которой проводилось сравнение. Транзитивность соблюдается в первом подходе, но неизбежно нарушается во втором.

Развивая эту мысль, мы высказываем более жесткое суждение: в ситуациях взаимодействия между сравниваемыми объектами само следование аксиоме транзитивности может становиться логической ошибкой. Аксиома транзитивности, справедливая при отсутствии взаимодействий, перестает работать в более сложных случаях, когда взаимодействия все - таки происходят, а сравнение производится именно по способности взаимодействовать. Поэтому здесь требуется изменение способа рассуждений.

Нетранзитивная игра в кости (бойцовский клуб игральных кубиков).

Рассмотрим, например, набор из 4 игральных кубиков со следующими числами на гранях:

·кубик A: 7, 7, 7, 7, 1, 1;

·кубик B: 6, 6, 5, 5, 4, 4;

·кубик C: 9, 9, 3, 3, 3, 3;

·кубик D: 8, 8, 8, 2, 2, 2;

Можно убедиться, что в этом «бойцовском клубе» каждый предшествующий кубик в среднем выигрывает 2/3 партий у последующего и проигрывает ему 1/3 партий (т. е. в 2 раза меньше), но при этом последний кубик (D) выигрывает в той же пропорции у кубика А. (Выигрышем считается выпадение большего числа на верхней грани кубика.) Итак, на верхней грани кубика А в 2 раза чаще выпадает большее число, чем на верхней грани кубика В, на верхней грани кубика B в 2 раза чаще выпадает большее число, чем на верхней грани кубика С, и т. д., но на верхней грани кубика D - казалось бы, аутсайдера - большее число выпадает в 2 раза чаще, чем на верхней грани кубика A - казалось бы, безусловного фаворита. Круг замкнулся. Тем самым можно утверждать, что эти кубики «нетранзитивны»: если правила позволяют, то при возможности выбора из пары кубиков А и В надо выбрать А, оставив сопернику «более проигрышный» кубик В; при выборе между В и С надо выбирать В; при выборе между С и D надо выбирать C; но при выборе между D и А надо выбирать D. При увеличении числа наборов преимущество будет стремиться к пределу, равному 3/4.

Нетранзитивные кубики с 6 гранями каждый могут быть заменены игральными костями с другим числом граней (например, тетраэдрами) или же рулетками с тем или иным числом секторов и т. п. Суть дела от этого не изменится.

В целом доказано, что для любых n игральных костей с n гранями (n рулеток с n секторами и т. п.), начиная с n > 2, всегда можно подобрать такие числа на гранях в диапазоне до n2, что все члены этого «бойцовского клуба» образуют нетранзитивный круг выигрышей: первый член чаще выигрывает у второго, второй - у третьего и т. д., но последний - у первого.

Можно видеть, что, казалось бы, безупречное логическое рассуждение денежный насос», доказывающее истинность аксиомы транзитивности, имеет в таком бойцовском клубе ограниченную силу. До некоторого предела суммы доплаты, определяемой соотношениями вероятностей и математическим ожиданием выигрыша, становится выгодно, имея последнюю кость списка, выкупать предпоследнюю кость у соперника, отдавая ему последнюю, и т. д., а потом обменивать с доплатой первую кость списка, чтобы снова получить последнюю, и т. д. по кругу, получая все возрастающую прибыль в ходе разыгрываемых партий. Здесь мы видим работу того же насоса, но уже парадоксальным образом накачивающего, а не откачивающего деньги. Если правила игры сложны, то расчет и принятие решения: «выкупать - не выкупать», «продавать - не продавать» и за какую сумму - может оказаться весьма трудной задачей. Нетранзитивные кости «позволяют глубже осознать значение недавних открытий, связанных с общим классом вероятностных парадоксов, в которых нарушается правило транзитивности. С помощью любого из этих наборов игральных костей вы можете держать пари в условиях, настолько противоречащих интуиции, что опытные игроки почти не в состоянии разобраться в них, даже если они полностью проанализируют ход игры».

Мы считаем необходимым подчеркнуть, что в игральных костях, рулетках и т. д. элементы сравниваемых объектов (например, грани нетранзитивных кубиков) функционально однородны и между ними нет непосредственного (например, физического или иного) взаимодействия. Но при более сложной и дифференцированной структуре реально взаимодействующих соперничающих объектов возможны другие схемы взаимодействий, причем не только вероятностные, а и детерминистские, также ведущие к нетранзитивности. Мы показали, что непереходность отношений превосходства закономерно наблюдается при такой дифференцированной структуре сравниваемых объектов, которая включает: средства, имеющиеся у одного объекта, для воздействия на другой объект; зоны, чувствительные к воздействию другого объекта; в) зоны, по тем или иным причинам «закрытые» для него.

Эти структуры могут быть несимметричны относительно друг друга, что и определяет нетранзитивный характер отношений превосходства между объектами. Рассмотрим в качестве примера следующую модель.

«Выбор танка для дуэли».

Наша модель построена на материале шоу «Война роботов». Игра состоит в том, что на арене схватываются между собой дистанционно управляемые механизмы, напоминающие бульдозеры, танки, кувалды на колесах, самодвижущиеся дисковые пилы и т. п. Схватка длится до выхода механизма из строя. Отталкиваясь от особенностей реально используемых в этой игре устройств, построим следующую модель.

Пусть имеется три условных танка. Танк «Башнерез» имеет пилу для срезания башни противника, а также защищенный и неуязвимый для какого-либо оружия мотор, но слабые шасси. Танк «Моторокрушитель» имеет устройство, выводящее из строя чужие двигатели, слабую башню и защищенные шасси. Танк «Шассидробитель» имеет устройство, выводящее их строя чужие шасси, защищенную башню и незащищенный мотор. Пусть также взаимодействие средств защиты и нападения таково, что средства защиты от определенного нападения всегда могут защитить от этого вида нападения. Тогда при возможности выбора оружия в дуэли первого и второго танков предпочтительнее первый (он может прорезать слабую башню второго, а сам защищен от нападения на свой мотор, которому второй мог бы причинить ущерб). Аналогично в дуэли второго и третьего танков предпочтительнее второй, но в дуэли третьего и первого - третий, что является нарушением принципа транзитивности.

Танк А поражает танк В, танк В поражает танк С, танк С поражает танк А

Рисунок 1.1 - Выбор танка для дуэли

При вышеуказанном условии, представленном на рисунке 1.1, превосходства средств защиты над средствами нападения соблюдаются следующие общие отношения предпочтительности. Композиция «средства нападения в области А - защита в области Б - отсутствие средств нападения и защиты в области В» предпочтительнее композиции «отсутствие средств нападения и защиты в области А - средства нападения в области Б - защита в области В». Эта вторая, в свою очередь, предпочтительнее третьей композиции: «защита в области А - отсутствие средств нападения и защиты в области Б - средства нападения в области В». Но третья предпочтительнее первой.

Для краткости введем следующие обозначения. Наличие средств нападения в области А обозначим Н(А), наличие защиты в области Б обозначим З(Б), а отсутствие и того, и другого в области В обозначим О(В). Тогда конфигурация Н(А)З(Б)О(В), или НЗО предпочтительнее ОНЗ, ОНЗ предпочтительнее ЗОН, но ЗОН предпочтительнее НЗО.

Таким образом, иерархия подобных систем не выстраивается в пирамиду с указанием первого, второго и последнего места, а образует круг. По сумме побед и поражений все участники занимают одинаковые (нулевые) места. Результат конкретного конфликта определяется в такой системе только взаимодействием с конкретным соперником. Подчеркнем, что речь идет об итоговом сравнении по некоторой одной интегральной характеристике, т. е. о сравнении в одном, пусть и сложном, отношении, а не о раздельном сравнении в разных отношениях.

Чтобы лучше понять противоречие между принятием решения на основе принципа транзитивности как универсального (без учета контекста) и принятием решения с учетом этого контекста, представим себе следующую ситуацию. Название каждого танка записано на карточке определенного цвета. Карточки предлагаются играющему по две, и он должен выбирать одну из них. Тогда выборы этого играющего, если он знает, о каких объектах идет речь, будут выглядеть для стороннего наблюдателя немотивированно и нелогично, поскольку нарушают принцип транзитивности. Но, по существу, эти выборы и есть самые логичные и разумные, поскольку учитывают содержательный контекст - объективное строение конкретных сравниваемых объектов.

Нетранзитивные модели кооперации.

Аналогично принцип транзитивности может нарушаться в ситуациях не только противодействия, но и сотрудничества, кооперации. Субъект А может быть способен к эффективной помощи субъекту Б, но субъект Б может и не быть способен к помощи А. Субъект Б способен к помощи субъекту С, а С - к помощи А, но не наоборот. В типологии К.Г. Юнга различные типы личностей образуют именно такой, нетранзитивный круг психологических отношений и взаимодействий.

Можно показать, что в ряде ситуаций при возможности выбора социальных ролей тот, для кого главное - лидировать, помогать, а не быть опекаемым, должен выбрать роль А в случае выбора между ролями А и В, роль В в случае выбора между В и С, но роль С в случае выбора между А и С. Тот, кто хотел бы быть ведомым, опекаемым в паре, должен был бы осуществлять противоположные выборы, но также в нарушение принципа транзитивности. Это можно легко продемонстрировать на разработанных нами моделях «Врач для врача» и «Учитель для учителя».

Имеются 3 врача. Первый врач - специалист по лечению органов X, имеет здоровые органы Y и страдает заболеванием органов Z. Второй врач - специалист по лечению органов Y, имеет здоровые органы Z и страдает заболеванием органов X. Третий врач - специалист по лечению органов Z, имеет здоровые органы X и страдает заболеванием органов Y. Очевидно, что отношение «лечить более эффективно» (или же «быть более здоровым после лечения») в данном случае нетранзитивно. Аналогичным образом строится нетранзитивный круг отношения превосходства в модели «Учитель для учителя».

1.2 Объективная непереходность превосходства в предметных областях

В биологических исследованиях показано, что один вид микроорганизмов может вытеснять с территории второй вид, этот второй вытесняет третий, а тот, в свою очередь, вытесняет первый. Отношения «бойцовской силы» между этими видами нетранзитивны. С нашей точки зрения, этот факт может объяснять обнаруженную в биологических экспериментах нетранзитивность предпочтений у пчел: при возможности выбора между цветками А и В пчела выбирает цветок А (садится на него), при выборе между В и С предпочитает В, но С предпочитает А. Возможное рациональное объяснение состоит в том, что некоторые растения угнетающе действуют на растения другого вида, и если пчела «знает» это на инстинктивном уровне или воспринимает своими рецепторами, то она может избегать цветов, ставших в ходе этой борьбы неприятными или опасными, что приводит к нетранзитивности предпочтений при попарных выборах.

Для интерпретации сходного факта нетранзитивности предпочтений у более сложно организованного животного - кошки (при попарных предъявлениях она может предпочитать рыбу мясу, мясо - молоку, но молоко - рыбе) - разработана модель, постулирующая, что кошка рассматривает эти предъявления как повторяющуюся игру с разными вероятностями появления указанных видов пищи. Модель показывает закономерность появления нетранзитивных предпочтений, не нарушающих в этом случае принципов рациональности.

Другой областью, содержащей богатый материал по непереходности отношений превосходства, является социология и все, что связано с парадоксом Кондорсе. В XVIII в. маркиз де Кондорсе показал, что групповые предпочтения могут быть нетранзитивными, хотя индивидуальные предпочтения каждого члена группы абсолютно логичны, последовательны, транзитивны.

Проще всего показать это на следующем примере. Пусть каждый из трех избирателей (1, 2, 3) на выборах ранжирует трех кандидатов (А, В, С) следующим образом в порядке предпочтительности. Избиратель 1 ранжирует кандидатов в порядке А, В, С. Избиратель 2 ранжирует кандидатов в порядке В, С, А. Избиратель 3 ранжирует кандидатов в порядке С, А, В.

Можно видеть, что два избирателя из трех (1-й и 3-й), т. е. 2/3 всех голосующих, считают А более предпочтительным, чем В (А поставлен ими перед В). Два избирателя из трех (1-й и 2-й), т. е. тоже 2/3 голосующих, считают В более предпочтительным, чем С. И два избирателя из трех (2-й и 3-й), т. е. тоже 2/3 голосующих, считают С более предпочтительным, чем А. При этом по сумме набранных голосов все кандидаты равны между собой. Индивидуальные транзитивные предпочтения парадоксальным образом трансформировались в нетранзитивные групповые. «Сумма рациональных выборов стала нерациональной из-за специфики взаимодействий между этими рациональными выборами».

Со своей стороны, обратим внимание на еще один парадоксальный факт. Коэффициент ранговой корреляции Спирмена между предпочтениями двух любых избирателей из этой тройки отрицателен и равен -0.5. Но отрицательные коэффициенты корреляции между рангами предпочтений у разных людей характеризуют, как известно, скорее несогласие между этими людьми, чем их согласие друг с другом. И это при том, что, как показано выше, любые две трети избирателей согласны между собой в сравнительной оценке двух третей кандидатов.

.3 Разрешимость - неразрешимость проблемы нетранзитивности превосходства: простая и алгоритмическая

Еще со времен древних математиков известно, что наряду с разрешимыми задачами существуют и неразрешимые, причем их неразрешимость строго доказана. Неразрешима, например, задача «квадратуры круга»: с помощью циркуля и линейки невозможно построить квадрат, равный заданному кругу по площади или же заданной окружности по периметру.

Эта неразрешимость относительно понятна: простой здравый смысл подсказывает, что не всякая задача может быть решена с использованием имеющихся средств. Однако существует другой тип неразрешимости, и с ней обыденному здравому смыслу справиться значительно труднее. Это алгоритмическая неразрешимость.

Алгоритм определяется как общепонятная система точных предписаний, представляющая в общем виде решение всех задач определенного класса и позволяющая безошибочно решать любую задачу этого класса за конечное число шагов. Для организации мышления было бы очень удобно, чтобы для любой задачи был расписан свой алгоритм - строгая, однозначно определенная последовательность шагов, операций, которая всегда безошибочно приводила бы к решению. Еще лучше было бы разработать настолько универсальный алгоритм, чтобы он был приложим не только к отдельному типу задач или к отдельной области, а вообще к любой задаче, с которой только могут столкнуться люди в какой угодно области. Иначе говоря, хорошо было бы иметь метод «универсальный решатель задач».

Однако надежды на существование такого универсального метода оказались несбыточными. В ХХ в. было открыто чрезвычайно важное явление алгоритмической неразрешимости: было строго доказано, что многие однотипные, корректно поставленные массовые задачи, относящиеся к одному и тому же классу, в принципе не имеют каких-либо алгоритмов решения. Однотипность этих задач означает лишь полную однотипность условий и требований, но не однотипность методов решения, которая здесь, как ни парадоксально, невозможна.

Алгоритмическая неразрешимость массовой проблемы не означает неразрешимости той или иной единичной проблемы данного класса. Та или иная конкретная проблема может иметь решение, причем даже вполне очевидное, а для другой проблемы может существовать простое и очевидное доказательство отсутствия решения (доказательство того, что множество решений пусто). Но в целом данный класс проблем не имеет ни общего универсального алгоритма решения, применимого ко всем проблемам этого класса, ни ветвящегося алгоритма разбиения класса на подклассы, к каждому из которых был бы применим свой специфический алгоритм. Для решения отдельных подклассов задач нужно разрабатывать свои алгоритмы; для некоторых отдельных задач требуется разработка методов, вынужденно ограниченных, уникальных.

Алгоритмически неразрешимыми являются, например, проблема распознавания: остановится или нет (не зависнет ли в бесконечном цикле) произвольно выбранная машина Тьюринга (идеальная теоретическая модель любого программируемого устройства, на которой может быть реализован любой алгоритм) и вообще любая программа алгоритмического типа; проблема эквивалентности программ; тождества двух математических выражений; проблема распознавания того, можно ли из имеющихся автоматов собрать заданный автомат, а также множество других проблем, относящихся к топологии, теории групп и другим областям.

Алгоритмическая неразрешимость как невозможность обобщенной системы точных предписаний по решению задач одного и того же типа имеет принципиальное значение для психологии мышления и для теории познания вообще. Она означает наложение ряда принципиальных ограничений на основные компоненты деятельности человека или деятельности любой другой системы, обладающей психикой. Это ограничения на планирование деятельности, на ее осуществление, на контроль результатов, коррекцию. Данные компоненты не могут быть построены на алгоритмической основе. Они могут включать те или иные алгоритмические процедуры, но принципиально не могут быть сведены к ним. В решении комплексных задач всегда наличествуют неалгоритмизуемые компоненты, и именно они представляют основную сложность. С другой стороны, объективная невозможность универсальных точных предписаний, однозначно приводящих к заданному результату, означает свободу выбора и объективную необходимость творческого поиска.

Обратимся к проблеме транзитивности - нетранзитивности отношения превосходства. Как было показано выше, в некоторых ситуациях переходность превосходства соблюдается, а в некоторых - нет.

Сформулируем проблему алгоритмической разрешимости - неразрешимости для отношения транзитивности. Может ли существовать алгоритм, который бы позволял установить, соблюдается или нарушается принцип транзитивности превосходства для произвольно выбранных - трех и более объектов? Существует ли общий формальный метод, который позволял бы установить, что, например, в случае сравнения конкретных объектов А, В, С переходность превосходства соблюдается, а в случае сравнения X, Y, Z - нет?

Мы утверждаем, что в общем случае проблема установления транзитивности - нетранзитивности превосходства включает несколько алгоритмически неразрешимых проблем, в том числе проблему установления тождества математических выражений и проблему останов - зависания в бесконечном цикле программ алгоритмического типа, и, следовательно, сама является алгоритмически неразрешимой. Обоснуем это утверждение.

При сравнительной оценке сложных взаимодействующих систем, обладающих множеством характеристик, которые способны влиять на исход взаимодействия этих систем, а значит, и на результат сравнения, математические функции, с помощью которых производится сравнение, могут несколько различаться для пар А-В, В-С, С-D и т. д., хотя бы потому, что могут в той или иной степени различаться характеристики сравниваемых объектов, количество этих характеристик и т. д.

Введем некоторые формализмы. Пусть функция предпочтительности f(A, B) при сравнении двух объектов A и B принимает значения больше 0, если первый объект превосходит второй, меньше 0, если первый уступает второму, и 0, если они равноценны. В общем случае при попарном сравнении трех объектов A, B, C придется оперировать различающимися функциями:

·f (a1, …, ak, b1, …, bm);

·f(b1, …, bm, c1, …, cn);

·f(a1, …, ak, c1, …, cn);

где a1, …, ak - множество характеристик объекта А; b1, …, bm - множество характеристик объекта В; c1, …, cn - множество характеристик объекта С.

Итак, оперируя этими функциями, надо определить, соблюдается ли принцип транзитивности отношения превосходства, т. е. следует ли, что f(a1, …, ak, c1, …, cn) > 0 из того, что f(a1, …, ak, b1, …, bm) > 0 и f(b1, …, bm, c1, …, cn) > 0. Проблема установления эквивалентности математических функций является алгоритмически неразрешимой, и условие, что f(a1, …, ak, b1, …, bm) > 0 и f(b1, …, bm, c1, …, cn) > 0, в общем случае недостаточно для того, чтобы перевести в разряд алгоритмически разрешимых проблему определения значения f(a1, …, ak, c1, …, cn).

Продолжим рассуждение.

Пусть есть несколько компьютерных программ, борющихся друг с другом. Победителем считается та программа, которая вызывает останов другой программы. Пусть программа А чаще побеждает В, чем программа В побеждает А; и программа В побеждает С чаще, чем программа C побеждает B. Вопрос: как будет обстоять дело в паре А-С? Проблема останова - зависания является алгоритмически неразрешимой, и информация о том, что А чаще вызывает зависание В, а В чаще вызывает зависание С, в общем случае недостаточна для того, чтобы перевести в разряд алгоритмически разрешимых проблему распознавания попадания в цикл или останова в паре А-С и соотношения зависаний - остановов этих программ.

При этом еще раз подчеркнем, что та или иная конкретная задача, относящаяся к классу алгоритмически неразрешимых, в том числе задача о транзитивности - нетранзитивности превосходства в конкретной тройке объектов А, В, С, может иметь решение, и даже вполне очевидное. Проблема в том, что нет общего алгоритмического метода нахождения этих решений. Необходимо искать, создавать конкретные методы, пригодные для решения именно данной задачи. Для каждого такого решения приходится каждый раз особым образом комбинировать различные элементы знания. Построение «здания» решения задачи, относящейся к классу алгоритмически неразрешимых, с неизбежностью требует эвристических приемов и творчества: способ решения не выводится из более общего известного типового метода, а изобретается. При этом достижимость решения не может быть гарантирована на 100% никакими методами в отличие от ситуации с алгоритмически разрешимыми задачами. Здесь неизбежно начинают играть роль индивидуальные творческие возможности решающего.

2. Алгоритмическое обеспечение программного комплекса «Контур»

.1 Функции программного комплекса «Контур»

Основными требованиями к программному комплексу «Контур» являются: «дружественный» интерфейс, внесение и обработка данных, вывод результата на экран и возможность хранения данных в текстовом документе, а так же считывание данных из текстового документа и их обработка.

Исходя из сформулированных требований, при проектировании данного программного продукта были выделены следующие функции:

-обработка вводимой информации, а также считывание из файла;

-вывод на экран и хранение в текстовом документе.

Для графического представления функций проектируемого программного комплекса используется диаграмма последовательности, описанная языком UML. Для диаграммы последовательности ключевым моментом является именно динамика взаимодействия объектов во времени. При этом диаграмма последовательности имеет два измерения. Одно - слева направо в виде вертикальных линий, каждая из которых изображает линию жизни отдельного объекта, участвующего во взаимодействии. Графически каждый объект изображается прямоугольником и располагается в верхней части своей линии жизни. Строя диаграмму последовательности для программного комплекса «Контур», изображенной на рисунке 2.1, можно выделить три объекта: пользователь, программное обеспечение, текстовый документ.

Второе измерение диаграммы последовательности - вертикальная временная ось, направленная сверху вниз. Начальному моменту времени соответствует самая верхняя часть диаграммы. При этом взаимодействия объектов реализуются посредством сообщений, которые посылаются одними объектами другим. Сообщения изображаются в виде горизонтальных стрелок с именем сообщения и также образуют порядок по времени своего возникновения.

Рисунок 2.1 - Диаграмма последовательности

Процесс взаимодействия объектов начинается с запуска приложения. Следующее действие также инициируется пользователем - выбор количества объектов. Далее вносятся данные. Полученные данные обрабатываются и выводятся на экран. При желании пользователя выведенный на экран результат можно сохранить в текстовый документ. Так же сохраненный результат можно считать и обработать. Последним действием является закрытие приложения.

2.2 Алгоритм расчета комплексной нетранзитивности отношения превосходства на группе объектов

программный нетранзитивность алгоритмический логический

2.2.1 Входные и выходные данные

Исходными данными, вводимыми пользователем, являются оценки объектов. Возьмем четыре команды КВН и оценим их превосходство с точки зрения предпочтения зрителя.

Таблица 1 - Исходные данные.

команда 1команда 2команда 3команда 4команда 101-11команда 2-101-1команда 31-101команда 4-11-10

Результатом обработки данных должен быть список контуров и расчет комплексной не транзитивности полученные следующим образом:

Мы рассматриваем первую команду у которой есть положительный результат (в нашем случае это команда 1). Команда 1 превосходит команду 2, а команда 2 превосходит команду 3, но при этом команда 3 превосходит команду 1. Круг замкнулся. Тем самым можно утверждать, что эти команды нетранзитивны. И так мы получили первый контур. Рассмотрим далее, команда 1 превосходит команду 2, а та в свою очередь превосходит команду 3, а команда 3 превосходит команду 4, но команда 4 превосходит команду 2, так круг у нас опять замыкается, что свидетельствует о том, что данные команды так же являются нетранзитивными.

Теперь мы находим второй положительный результат, который оказывается так же у команды 1. Таким образом мы видим, что команда 1 превосходит команду 4, а команда 4 превосходит команду 2, команда 2 превосходит команду 3 и команда 3 превосходит команду 1 и в тоже время команда 3 превосходит команду 4.

Рассмотрим данный пример в виде графа:

Рисунок 2.2 - Граф состояний

Таким образом, мы получаем еще 2 контура. После данных вычислений мы получаем следующие контуры:

-2-3-1

-3-4-2

-4-2-3-1

-2-3-4

-3-1-2

-1-2-3

-1-4-2-3

-4-2-3

-2-3-1-4

-3-1-4-2

Величина комплексной нетранзитивности l рассчитывается по формуле

(1)

где m - число контуров;

n - число объектов с заданным на них отношением превосходства.

И так количество контуров равно десяти. Для расчета комплексной нетранзитивности мы должны количество контуров разделить на количество объектов. Отсюда следует, что комплексная нетранзитивность равна 2.5.

.3.2 Алгоритм обработки данных

Используя рассмотренный выше способ поиска контуров мной, был разработан алгоритм, представленный на рис. 2.3

Рисунок 2.3 - Алгоритм обработки данных

Предварительно таблица результатов сравнения оцифрована и представлена в виде матрицы Table[i,j]. Переменные i и j соответственно являются номерами вершин. i - найденная вершина, а j - смежная ей. При оцифровании применяется следующий принцип: проигрыш записывается как (-1), выигрыш - 1, а ничья - 0.

Для записи контуров создан двухмерный массив kont[k,l], где k - порядковый номер контура, а l - номер вершины k-ого контура.

Перед началом поиска обнуляем i, j, k и l.

этап. Переменной Find (признак замкнутости контура) присваиваем ложь. Затем проверяем значение элемента матрицы Table[i,j] больше или равно 0 (ничья или выигрыш). При положительном результате переходим к пункту 2. В случае отрицательного - увеличиваем i на 1. Если мы рассмотрели все вершины ((i = n) and (j = 0)), то завершаем поиск, если нет, то снова выполняем пункт 1.

этап. Выполняем проверку замкнутости полученного графа kont[k,l], если результат отрицательный переходим к пункту 3, в противном случае переменной Find присваиваем истина, добавляем в конец графа вершину j (kont[k,l]:=j ). Переменной i присваивается значение предпоследней вершины k-ого контура (i:=kont[k,l-1]), а j - значение следующей по порядку последней вершины k-ого контура (j:=kont[k,l]+1). Переходим к поиску следующего контура (k:=k+1) и заполняем его вершинами (кроме последней) предыдущего. Переходим к пункту 1

этап. Присваиваем элементу kont[k,l] величину j, увеличиваем количество вершин в графе на 1 (l:=l+1), i присваиваем j, а j - нулю и переходим снова к первому пункту.

3. Описание программного комплекса «Контур»

.1 Среда разработки Delphi

Программный комплекс «Контур» написан на языке программирования Delphi в виде отдельной программы и не требует для работы установки никаких дополнительных пакетов. Однако для сохранения отчётов используется сервер приложения Microsoft Office Excel.- это среда быстрой разработки, в которой в качестве языка программирования используется язык Delphi. Язык Delphi - строго типизированный объектно-ориентированный язык, в основе которого лежит хорошо знакомый программистам Object Pascal.

Основные характеристики продукта:

-высокопроизводительный компилятор в машинный код

-объектно-ориентированная модель компонент

-визуальное построение приложений из программных прототипов

-масштабируемые средства для построения баз данных

Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений. Этот компилятор в настоящее время является самым быстрым в мире, его скорость компиляции составляет свыше 120 тысяч строк в минуту на компьютере 486DX33. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения (4GL) и в то же время обеспечивает качество кода, характерного для компилятора 3GL. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на Си или ручного написания кода.

В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонент готовые компоненты. Еще до компиляции он видит результаты своей работы - после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде. В этом смысле проектирование в Delphi мало чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем то же самое, сделанное при помощи интерпретатора. Кроме того в Delphi компиляция производится непосредственно в машинный код, в то время как существуют компиляторы, превращающие программу в так называемый p-код, который затем интерпретируется виртуальной p-машиной. Это не может не сказаться на фактическом быстродействии готового приложения.

Основной упор объектно-ориентированной модели в Delphi делается на максимальном реиспользовании кода. Это позволяет разработчикам строить приложения весьма быстро из заранее подготовленных объектов, а также дает им возможность создавать свои собственные объекты для среды Delphi. Никаких ограничений по типам объектов, которые могут создавать разработчики, не существует. Действительно, все в Delphi написано на нем же, поэтому разработчики имеют доступ к тем же объектам и инструментам, которые использовались для создания среды разработки. В результате нет никакой разницы между объектами, поставляемыми Borland или третьими фирмами, и объектами, которые вы можете создать.

3.2 Исходные данные

Для того чтобы начать работать с системой, пользователь должен ввести количество объектов, затем заполнить матрицу, либо выбрать файл с исходными данными. Этот файл представляет собой обычный текстовый файл типа MS Excel, содержащий матрицу значений исследуемого процесса.

Чтобы выбрать файл с исходными данными, необходимо в главном меню нажать кнопку «Файл» и из появившегося списка выбрать пункт «Открыть» как показано на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 Главное меню системы

Откроется диалоговое окно на рисунок 3.2, в котором используется фильтр «Тип файлов». Пользователь может выбирать только файлы *.MS Excel.

Рисунок 3.2 - Диалоговое окно

После того, как пользователь выбрал файл с исходными данными, значения этого файла будут отображаться на главной форме на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Главное окно системы после загрузки данных

Также в главном окне отображается размерность матрицы значений и название объектов.

Интерфейс программного комплекса представлен двумя окнами:

-главное окно;

-окно вывода результатов.

Главное окно, изображенное на рисунке 3.4, появляется при запуске программы. На форме расположены поле для названия объектов и поле для заполнения матрицы.

Рисунок 3.4 - Главное окно

После заполнения матрицы нажав на кнопку рассчитать в окне вывода результатов появляются найденные контуры, их количество прописанное цифрой и расчет комплексной нетранзитивности. Окно вывода результатов изображено на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Окно вывода результатов

После просмотра результата пользователь может вернуться назад, либо сохранить полученный результат в текстовый документ. С помощью команды «Файл» далее из предложенного списка выбираем «Сохранить как» даем имя файлу и нажимаем кнопку «Сохранить». После чего результат сохраниться в текстовом файле с расширением .MS Excel. Полученный файл изображен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Полученный файл

4. Численный пример (сравнительный анализ привлекательности футбольных чемпионатов России и Испании)

На примере футбольных чемпионатов России и Испании, рассмотрим полученный программный комплекс «Контур». Для примера возьмем шахмотки чемпионата России и Испании и найдем количество контуров по первому кругу. На рисунках 4.1 и 4.2 представлены шахмотки чемпионатов России и Испании, результаты которых и будут являться входными данными для расчета комплексной нетранзитивности.

Рисунок 4.1 - Шахматка чемпионата России по футболу

Рисунок 4.2 - Шахматка чемпионата Испании по футболу

Для сравнения двух чемпионатов воспользуемся программным комплексом «Контур». На рисунках 4.3 и 4.4 представлены расчеты комплексной нетранзитивности с помощью программного комплекса «Контур».

Рисунок 4.3 - Результат расчета комплексной нетранзитивности чемпионата России по футболу

Рисунок 4.4 - Результат расчета комплексной нетранзитивности чемпионата Испании по футболу

Нетранзитивность в три раза выше для чемпионата Испании. Это означает, что здесь непредсказуемость выше, а, следовательно, выше привлекательность чемпионата для зрителей, а, соответственно, что посещаемость. Непредсказуемость, кроме всего прочего, открывает широкие возможности для деятельности тотализаторов.

5. Экономическая часть

.1 Введение в экономическую часть

Целью написания данного раздела является расчёт затрат на разработку и внедрение программного комплекса «Контур». Внедрение и использование нового программного комплекса «Контур» будет способствовать улучшению условий обучения студентов, сокращению времени ознакомления с программой и упрощению формирования отчётов, что, несомненно, скажется на общем уровне подготовки.

Себестоимость представляет собой стоимостную оценку использованных в процессе производства продукции (работ, услуг), средств и предметов труда, услуг других организации и оплату труда работников. В данном проекте установлено, что к затратам, включаемым себестоимость продукции относятся:

-затраты на выплату заработной платы исполнителям;

-отчисления с заработной платы;

-приобретение необходимых технических и программных средств;

-электроэнергия.

Расходы на выплату исполнителям заработной платы включают в себя: основную заработную плату, дополнительную заработную плату, отчисление с заработной платы в виде единого социального налога.

Основная заработная плата определяется исходя из количества разработчиков, времени выполнения разработки, а также заработной платы в расчете на один час. Исполнителем проекта является один инженер - программист.

5.2 Расчет трудоемкости проекта

Разработка программного обеспечения включает в себя следующие этапы:

-анализ предметной области;

-проектирование структуры программного комплекса;

-программная реализация;

-тестирование.

Расчет трудоемкости проекта представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Перечень работ и их трудоемкость

Этап Ti№ работыСодержание работыТрудоемкость (чел-час)123411анализ предметной области и сбор данных522формирование требований к структуре и функционированию программного комплекса2023анализ существующей программы моделирования164разработка структуры программы365разработка структуры программного комплекса, определение необходимых модулей246проектирование макета графического интерфейса1637разработка пользовательского интерфейса6048разработка необходимых функций1009разработка программных модулей19610тестирование, отладка152511написание пояснительной записки56итого:728

Для иллюстрации последовательности проводимых работ дипломного проекта на рисунке 5.1 применен ленточный график (календарно-сетевой график, диаграмма Гантта). На диаграмме Гантта на оси Х показывают календарные дни (по рабочим неделям) от начала проекта до его завершения. По оси Y - выполняемые этапы работ.

Рисунок 5.1 - Диаграмма Гантта

5.3 Определение затрат на заработную плату

Затраты на выплату исполнителям заработной (, руб) платы определяется следующим соотношением:

, (5.1)

где - основная заработанная плата, руб;

- дополнительная заработная плата, руб;

- отчисление с заработанной платы, руб.

Расчет основной заработанной платы при дневной оплате труда (, руб) исполнителей следует проводить на основе данных по окладам и графику занятости исполнителей:

, (5.2)

где - число дней, отработанных исполнителем проекта;

- дневной оклад исполнителя, руб.

При восьмичасовом рабочем дне дневной оклад исполнителя рассчитывается по соотношению (, руб):

, (5.3)

где - месячный оклад, руб;

- фонд времени в текущем месяце, который рассчитывается из учета общего числа дней в году, числа выходных и праздничных дней.

,(5.4)

где tp - продолжительность рабочего дня;

- общее число дней в году;

- число выходных дней в году;

- число праздничных дней в году.

Фонд времени в текущем месяце равен 166 часов.

В данном дипломном проекте установлен месячный оклад работника, соответствующий должности, занимаемой в ИрГУПСе. Данные приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Расчет затрат на заработную плату В рублях

ДолжностьМесячный окладДневной окладЧисло отработанных днейз/п исполнительИнженер-программист6000289,1569126313,2Итого:26313,2Данные таблицы позволяют вычислить общие расходы проекта на выплату заработной платы исполнителям руб.

Расходы на дополнительную заработанную плату учитывают все выплаты непосредственно исполнителям за время, не проработанное на производстве, но предусмотренное законодательством, в том числе: оплата очередных отпусков, компенсация за недоиспользованный отпуск, и др. Величина этих выплат составляет районный коэффициент 20%, 30% северный коэффициент и 15% премия от размера основной заработной платы:

, (5.5)

где - основная заработная плата, руб.

Формула 5.5 позволяет вычислить расходы на дополнительную заработную плату

руб.

Отчисления с заработной платы состоят в настоящее время в уплате единого социального налога. Согласно налоговому кодексу РФ применяются ставки налога для отчисления в пенсионный фонд РФ, фонд социального страхования, фонды обязательного медицинского страхования (федеральный и территориальный фонды).

, (5.6)

где - отчисления с заработанной платы в виде единого социального налога().

Формула 5.6 позволяет вычислить расходы на отчисление заработной платы:

руб.

Согласно формуле 5.1, затраты на выплату исполнителям заработной платы составят:

руб.

.4 Определение материальных расходов

Расходы на персональный компьютер (ПК) определяются материальными расходами на ПК в течение срока разработки программного продукта и стоимостью компьютера.

В материальные расходы входят:

-расходы на электроэнергию;

-стоимость расходных материалов;

-расходы на ремонт;

-заработная плата ремонтника;

-дополнительные расходы - уборка помещения, охрана, аренда, коммунальные услуги().

Расходы на электроэнергию рассчитываются как:

, (5.7)

где Сэл - расходы на электроэнергию

- мощность компьютера (0,3 Квт/ч);

- стоимость 1 Квт/ч (0,62 руб.);

- время разработки (728 часов).

Формула 5.7 позволяет вычислить расходы на электроэнергию:

руб.

Стоимость расходных материалов рассчитываются как:

Затраты на расходные материалы в течение всего срока эксплуатации примерно 10% от стоимости компьютера. Срок эксплуатации персонального компьютера - 3 года. Следовательно, можно определить подобные расходы за период создания программного обеспечения.

, (5.8)

где Срм - стоимость расходных материалов

- количество дней в году (249 дней);

- стоимость компьютера (15000);

- срок разработки (91 дней).

Формула 5.8 позволяет вычислить стоимость расходных материалов:

руб.

Итого суммарные материальные расходы():

руб.

Амортизационные отчисления на персональный компьютер рассчитываются как:

Амортизационный период ПК в настоящее время равен сроку морального старения вычислительной техники и составляет 3 года. Следовательно, за 3 года равны стоимости компьютера.

, (5.9)

где Апк - амортизационные отчисления на персональный компьютер

- срок службы (3 года).

Формула 5.9 позволяет вычислить амортизационные отчисления на персональный компьютер:

руб.

Амортизационные отчисления на программное обеспечение рассчитываются как:

зависят от цикла замены ПО. Если принять срок морального старения такой же, как у ПК, то за 3 года равны стоимости ПО.

, (5.10)

где Апо - амортизационные отчисления на программное обеспечение

- стоимость ПО (25000).

Формула 5.10 позволяет вычислить амортизационные отчисления на программное обеспечение:

руб.

Итого суммарные амортизационные расходы равны():

руб.

.5 Определение накладных расходов

Накладные расходы следует вычислить, ориентируясь на расходы по основной заработанной плате. Обычно они составляют от 60% до 100% расходов на основную заработанную плату. Для Иркутского государственного университета путей сообщений его можно принять как 60% от ОЗП.

, (5.11)

где - основная заработная плата, руб.

Формула 5.11 позволяет вычислить накладные расходы:

руб.

5.6 Определение себестоимости проекта

Определив затраты на материалы, оплату труда, социальное страхование, накладные расходы, можно определить себестоимость проекта - таблица 5.3.

Таблица 5.3 - Себестоимость проекта

Наименование затратВсего (руб.)Основная зарплата Единый социальный налог Накладные расходы Материальные расходы Амортизационные расходы Итого себестоимость разработки26313,2 11548,86 15787,92 318,138 3324,21 53940,05Стоимость базовых программных средств (лицензионных) Итого (затрат)25000 78940,05

Для наглядного отображения затрат на проект на рисунке 5.2 построена диаграмма.

Рисунок 5.2 - Структура затрат на проект

6. Безопасность и экологичность проекта

.1 Анализ опасностей и вредных факторов при работе на персональном компьютере

При работе на персональном компьютере имеют место различные вредные факторы, которые представлены в таблице 6.1

Таблица 6.1 - Вредные факторы, возникающие при работе на ПЭВМ

Вид работыВредные факторыДействие на организмСредства защитыПользователь ПЭВМОтклонение параметров микроклимата от нормыОхлаждение или перегревСистемы отопления или кондиционированияНеправильное освещениеУхудшение зренияСовмещенное освещениеПовышенный уровень шумаУхудшение слухаВынесение шумящих агрегатов за переделы рабочих помещенийПовышенный уровень электромагнитных и электростатических полейБыстрая утомляемость организма, нарушение обмена веществ и иммунной системыЗащитные фильтры на экране ПЭВМ, железные корпуса компьютеровНапряженность трудового процессаПотеря работоспособности и общая усталостьСоблюдение режима работы Неправильная организация рабочего местаПотеря работоспособности и общая усталостьОптимальная организация рабочего места

6.2 Гигиенические требования к ПЭВМ и организации работы

При выполнении дипломного проекта возникла необходимость в обосновании рационального размещения рабочего места пользователя ПЭВМ. Так как при работе государственной аттестационной комиссии требуются отдельные аудитории необходимо, чтобы помещение, размещение компьютерной техники, освещение, уровень шума и вибрации на рабочих местах соответствовали всем правилам и нормам экологичной и безопасной работы с ПЭВМ.

Гигиенические требования представлены в Санитарных правилах и нормах СанПин 2.2.2/2.4.1340-03.

6.2.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

Естественное и искусственное освещение должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях, где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с ВДТ на базе электроннолучевой трубки (ЭЛТ) должна составлять не менее 6 м2, на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) - 4,5 м2.

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

Полимерные материалы используются для внутренней отделки интерьера помещений с ПЭВМ при наличии санитарно-эпидемиологического заключения.

Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.

Не следует размещать рабочие места с ПЭВМ вблизи силовых кабелей и вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического оборудования, создающего помехи в работе ПЭВМ.

Требования к помещениям для работы с ПЭВМ представлены в СНиП 23-05-95 естественное и искусственное освещение.

6.2.2 Общие требования к организации рабочих мест пользователей

При размещении рабочих мест с ПЭВМ расстояние между рабочими столами с видеомониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора), должно быть не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м.

Рабочие места с ПЭВМ в помещениях с источниками вредных производственных факторов должны размещаться в изолированных кабинах с организованным воздухообменом.

Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600 - 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.

Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы. При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций, отвечающих современным требованиям эргономики. Поверхность рабочего стола должна иметь коэффициент отражения 0,5 - 0,7.

Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе на ПЭВМ позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Тип рабочего стула (кресла) следует выбирать с учетом роста пользователя, характера и продолжительности работы с ПЭВМ.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным, 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, слабо электризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.

Высота рабочей поверхности стола для взрослых пользователей должна регулироваться в пределах 680 - 800 мм; при отсутствии такой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

Модульными размерами рабочей поверхности стола для ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1000, 1200 и 1400 мм, глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой его высоте, равной 725 мм.

Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

Конструкция рабочего стула должна обеспечивать:

-ширину и глубину поверхности сиденья не менее 400 мм;

-поверхность сиденья с закругленным передним краем;

-регулировку высоты поверхности сиденья в пределах 400 - 550 мм и углам наклона вперед до 15 град, и назад до 5 град.;

-высоту опорной поверхности спинки 300 +-20 мм, ширину - не менее 380 мм и радиус кривизны горизонтальной плоскости - 400 мм;

-угол наклона спинки в вертикальной плоскости в пределах +-30 градусов;

-регулировку расстояния спинки от переднего края сиденья в пределах 260 - 400 мм;

-стационарные или съемные подлокотники длиной не менее 250 мм и шириной - 50 - 70 мм;

-регулировку подлокотников по высоте над сиденьем в пределах 230 +-30 мм и внутреннего расстояния между подлокотниками в пределах 350 - 500 мм.

Рабочее место пользователя ПЭВМ следует оборудовать подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20°. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.

Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100 - 300 мм от края, обращенного к пользователю или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

6.2.3 Требования к микроклимату на рабочих местах

Для обеспечения безопасных климатических условий в помещениях, где проводятся работы с использованием ПЭВМ, должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата (представлено в таблице 6.2). Параметры микроклимата включают:

-температурный режим;

-относительная влажность воздуха;

-уровень положительных и отрицательно заряженных аэроионов.

Температура воздуха. Для поддержания соответствующего температурного режима рабочие помещения должны оборудоваться системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

Расчет потребности в воздухе.

Исходные данные: рассчитать потребности в воздухе с учетом только тепло- и влагоизбытков от десяти работающих.

Расчет проведен на основе СНиП 2.04.05-91.

Количество воздуха необходимое для нейтрализации теплоизбытков определяется по следующей формуле:

, (6.1)

где - теплоизбытки ,

- расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны на технологические нужды.

- температура воздуха удаляемого на технологические нужды.

- температура воздуха подаваемого в помещение.

- температура воздуха удаляемого из помещения.

- теплопроводность воздуха (1,2 кДж/(м3С°) или 0,28 ккал/(м3С°)).

Так как , то формула (7.1) принимает следующий вид:

.(6.2)

Примем, что в помещении работают только мужчины. Взрослый мужчина при легкой работе выделяет тепло в количестве 125 ккал/ч и влагу в количестве 115 г/ч (температура в помещении 25 С° ). Т.е. при 3 работающих теплоизбытки составят 375 ккал/ч. Температура воздуха удаляемого из помещения = 25 С°, температура воздуха подаваемого в помещение = +22,7 С° для теплого периода и = -25 С° для холодного периода. Требуемое количество воздуха для нейтрализации теплоизбытков подсчитывается отдельно для теплого периода и отдельно для холодного и из двух величин выбирается большая. Подставив в (7.2) получим:

Для холодного периода:=31,3 м3/ч; Для теплого периода: = 520,8 м3/ч.

Количество воздуха необходимое для нейтрализации влагоизбытков определяется по следующей формуле:

, (6.3)

где - влагоизбытки (кг/ч).

- расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой зоны на технологические нужды.

- влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения на технологические нужды (г/кг).

- влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения (г/кг).

- влагосодержание воздуха подаваемого в помещение (г/кг).

Так как = 0 , то (7.3) принимает следующий вид:

. (6.4)

Влагоизбытки составляют 345 г/ч. Влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения = 12 г (Температура 25 С° и относительной влажности 60%). Влагосодержание воздуха подаваемого в помещение = 9,96 г (для теплого периода, температура +22 С°, влажность 60% ) и = 0,11 г (для холодного периода, температура -25 С°, влажность 60% ).

Подставляем в (7.4) и получаем:

Для теплого периода = 187,5 м3/ч; Для холодного периода = 31,5 м3/ч.

Сложив вместе и , получим количество воздуха, требуемое на нейтрализацию тепло- и влагоизбытков.

708,3 м3/ч.

Влажность воздуха. Для поддержания нормированного уровня влажности воздуха также целесообразно применять кондиционеры.

Уровни положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений должны соответствовать нормам, приведенным в Таблице 6.2 (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.). Для поддержания рекомендуемого уровня аэроионов нужно пользоваться ионизаторами воздуха.

Таблица 6.2 - Оптимальные нормы микроклимата для помещений с ВДТ и ПЭВМ

Период годаКатегория работТемпература Воздуха, гр.С не болееОтносительная влажность воздуха, %Скорость Движения воздуха, м/сХолодныйЛегкая-1а22-2440-600,1Легкая-1б21-2340-600,1ТеплыйЛегкая-1а23-2540-600,1Легкая-1б22-2440-600,2

Пояснение: к категории 1а относятся работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при котором расход энергии составляет до 120ккал/ч. К категории 1б относятся работы, производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением, при котором расход энергии составляет от 120 до 150 ккал/ч.

Таблица 6.3 - Уровни ионизации воздуха помещений при работе на ВДТ и ПЭВМ

УровниЧисло ионов в 1 см3 воздухаn+n-Минимально необходимые400600Оптимальные1500 - 30003000 - 5000Максимально допустимые5000050000

6.2.4 Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах

Требования к шуму и вибрации для помещений, в которых эксплуатируются ПЭВМ, сформулированы на основе СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. При выполнении основной работы на ВДТ и ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБА. В помещениях, где работают инженерно-технические работники, осуществляющие лабораторный, аналитический или измерительный контроль, уровень шума не должен превышать 60 дБА. В помещениях операторов ЭВМ (без дисплеев) уровень шума не должен превышать 65 дБА. На рабочих местах в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин (АЦПУ, принтеры и т.п.) уровень шума не должен превышать 75 дБА. Шумящее оборудование (АЦПУ, принтеры и т.п.), уровни шума которого превышают нормированные, должно находиться вне помещения с ВДТ и ПЭВМ. Снизить уровень шума в помещениях можно использованием звукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63-8000 Гц для отделки помещений (разрешенных органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России), подтвержденных специальными акустическими расчетами. 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

6.2.5 Требования к освещению на рабочих местах

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м2.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м2.

Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20.

Показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях не более 40, в дошкольных и учебных помещениях не более 15.

Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90 градусов с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м2, защитный угол светильников должен быть не менее 40 градусов.

Светильники местного освещения должны иметь не просвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40 градусов.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1 - 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1.

В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). При устройстве отраженного освещения в производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп. В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенные.

Для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА). Допускается использование многоламповых светильников с электромагнитными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА), состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей.

Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях для использования ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

6.2.6 Требования к уровням электромагнитного и электростатического полей в помещениях с ВДТ и ПЭВМ

Требования к уровням электромагнитного и электростатического полей в помещениях с ВДТ и ПЭВМ определены на основе СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

В целях обеспечения защиты от электромагнитных и электростатических полей допускается применение приэкранных фильтров, специальных экранов и других средств индивидуальной защиты, прошедших испытания в аккредитованных лабораториях и имеющих соответствующий гигиенический сертификат.

Конструкция ВДТ и ПЭВМ должна обеспечивать мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0.05 м. от экрана и корпуса ВДТ при любых положениях регулировочных устройств не превышающую 0,1 мбэр/час (100 мкР/час).

Таблица 6.4 - Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений

Наименование параметровДопустимые значенияНапряженность электромагнитного поля по электрической составляющей на расстоянии 50 см от поверхности видеомонитора10В/мНапряженность электромагнитного поля по магнитной составляющей на расстоянии 50 см от поверхности видеомонитора0,3 А/мНапряженность электростатического поля не должна превышать20 кВ/мНапряженность электромагнитного поля на 50 см. вокруг ВДТ по электрической составляющей должна быть не более:- в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц25 В/м- в диапазоне частот 2 Гц - 400 кГц2,5 В/мПлотность магнитного потока должна быть не более:- в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц250 нТл- в диапазоне частот 2 Гц - 400 кГц25 нТлПоверхностный электростатический потенциал не должен превышать500 В

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений приведены в таблице 6.4

6.2.7 Требования к режиму работы пользователя ПЭВМ

Для того чтобы избежать переутомляемости пользователей ПЭВМ необходимо правильно организовать режим труда и отдыха, в соответствии с видом и категорией трудовой деятельности работающих.

Виды трудовой деятельности разделяются на 3 группы:

-группа А - работа по считыванию информации с экрана монитора или 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 ПЭВМ и ВДТ следует принимать такую, которая занимает не менее 50% времени в течение рабочей смены или рабочего дня.

Для видов трудовой деятельности устанавливается 3 категории тяжести и напряженности работы с ВДТ и ПЭВМ, которые определяются:

-для группы А - по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену, но не более 60 000 знаков за смену:

-для группы Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40 000 знаков за смену;

-для группы В - по суммарному времени непосредственной работы с ВДТ и ПЭВМ за рабочую смену, но не более 6 часов за смену.

Продолжительность обеденного перерыва определяется действующим законодательством о труде и Правилами внутреннего трудового распорядка предприятия (организации, учреждения).

Таблица 6.5 - Время регламентированных перерывов в зависимости от продолжительности рабочей смены, вида и категории трудовой деятельности с ВДТ и ПЭВМ

Категория работы с ВДТ или ПЭВМУровень нагрузки за рабочую смену при видах работ с ВДТСуммарное время регламентированных перерывов. мин.группа А,группа Б,группа В,Количество ЗнаковКоличество Знаковчас.2до 40000До 30000до 2,050

Пояснение: При несоответствии фактических условий труда требованиям перечисленным требованиям время регламентированных перерывов следует увеличить на 30%.

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 (представлено в таблице 6.5).

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

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

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

-для 1 категории работ через 2 часа от начала рабочей смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый;

-для II категории работ через 2 часа от начала рабочей смены и через 1.5-2.0 часа после обеденного перерыва продолжительностью 15 минут каждый или продолжительностью 10 минут через каждый час работы;

-для III категории работ через 1.5-2.0 часа от начала рабочей смены и через 1.5-2 часа после обеденного перерыва продолжительностью 20 минут каждый или продолжительностью 15 минут через каждый час работы.

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

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

С целью уменьшения отрицательного влияния монотонии целесообразно применять чередование операций осмысленного текста и числовых данных (изменение содержания работ), чередование редактирования текстов и ввода данных (изменение содержания работы).

В случаях возникновения у работающих с ВДТ и ПЭВМ зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ВДТ и ПЭВМ коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ВДТ и ПЭВМ.

Работающим на ВДТ 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).

6.3 Защита для глаз

По данным обследования Американской оптометрической ассоциации (АОА), приблизительно 10 млн. американцев ежегодно обращаются к окулистам из-за проблем, возникающих при работе за дисплеем с электронно-лучевой трубкой. Те, кто подолгу сидят за компьютером наиболее часто обращаются к окулисту. В принципе любой труд, связанный с необходимостью подолгу смотреть в одну и ту же точку приводит к перенапряжению глаз, но особый урон здоровью наносит работа с ЭЛТ.

В процессе чтения книги или черчения можно время от времени менять положение, выбирать более удобную позу и подходящее освещение, а при работе с ПК такой свободы нет - мы не меняем расстояние от монитора до глаз, постоянно подвергая их таким раздражителям, как резкий яркий свет и мерцание. Согласно результатам исследований АОА, как правило, следствием работы за ЭЛТ являются головная боль, ухудшение зрения и раздражение глаз. Врачи утверждают, что, как правило, приблизительно у 40 процентов пациентов проблемы со зрением связаны с неправильным освещением в офисе, неподходящим разрешением экрана, ослепляющей яркостью и другими факторами. В этот список также включаются и некоторые второстепенные причины, например, неудачную организацию рабочего места и продолжительная работа за компьютером без перерывов.

Еще одной причиной утомления глаз может стать мерцание. Большинство мониторов прорисовывают изображение 60 раз в сек. (частота кадров 60 ГЦ обычно считается минимально допустимой). Однако многие пользователи сходятся на том, что даже на этой частоте мерцание заметно и, следовательно оказывает влияние на глаза, поэтому новые видеоплаты и мониторы, как правило поддерживают частоту кадров не менее 70 Гц.

Самое неприятное последствие длительной напряженной работы на компьютере - появление близорукости или дальнозоркости, с которыми можно бороться выписав у врача рецепт на специальные линзы. К счастью, современные исследования показали, что с этим можно бороться, так как чаще всего нагрузка на глаза при работе с ЭЛТ не столь велика и многие проблемы со зрением можно уладить путем перестановки монитора на другое место и изменения режима работы, и лишь в крайних случаях приходится обращаться к врачу, чтобы подобрать корректирующие линзы.

Рекомендуется всем, кто пользуется компьютером, регулярно обследоваться у окулиста. Еще лучше консультироваться у специалиста по нарушениям зрения, вызванным работой с ЭЛТ, причем как можно подробнее объяснить ему характер своей деятельности.

Специалисты советуют передвинуть монитор или создать в офисе более мягкое освещение - неприятностей со зрением станет меньше. Но не каждый пользователь обладает такими возможностями и специалисты в этом случае советуют использовать защитные фильтры, которые не только уменьшают воздействие излучения экрана, но и как, утверждают специалисты, делает мерцание менее заметным.

Защитные фильтры выпускают трех модификациях: стеклянные, сетчатые и пластиковые. Все они затемняют экран, но стеклянные и пластиковые, как правило повышают контрастность. Многие специалисты советуют пользоваться стеклянными фильтрами, в значительно меньшей степени искажающих изображение, чем сетчатые, от которых на экране может возникнуть интерференционный рисунок. У таких фильтров есть и два недостатка: они как правило дороже сетчатых и дают блики при ярком освещении.

Несколько рекомендаций специалистов:

-проверьте не мерцает ли экран. Мерцание может быть одной из причин утомления глаз. Если вы замечаете его, желательно повысить частоту кадров, для чего вам возможно, потребуется заменить графический адаптер или монитор на более совершенный;

-отрегулируйте положение монитора по высоте. Что бы сделать работу максимально удобной и снизить напряжение, установите монитор так, чтобы верхний край экрана находился на уровне глаз;

-соблюдайте дистанцию. Располагайтесь на расстоянии 28-60 см (в зависимости от рода выполняемой работы) от экрана. Если вам приходится сидеть ближе, посетите окулиста - не исключено, что вам понадобятся очки специальные для работы за дисплеем;

-следите за освещением рабочего места. Положение монитора углом должно быть таким, чтобы свет па него падал под углом. Избегайте ситуаций, когда-яркие источники света (лампа или окно) размещаются точно перед вами или позади вас. По возможности уменьшайте интенсивность света люминисцентных источников: выключайте лишние лампы;

-не превышайте необходимого для работы уровня разрешения монитора. В режиме высокого разрешения (особенно при разрешении 1024 Х 768 точек на экране размером 35 см) предельно малые элементы изображения становятся трудноразличимыми;

-регулярно делайте перерывы в работе (по 10-15 мин каждые два часа) - переключитесь на бумажную работу, прогуляйтесь или просто переведите взгляд.

6.4 Эргономические требования к пользовательскому интерфейсу

Поскольку интерфейс является физическим динамическим устройством, взаимодействующим с пользователем, то наряду с абстрактно-синтаксическим возникает и дополняющий его независимый эргономический аспект, который, в зачаточной форме и соответствует обычному текстовому объекту (размер шрифта, цветовое оформление, размер и толщина книги, защита от старения и разрушения, навигация по страницам и т.д.). В случае компьютерного интерфейса появляются новые особенности, связанные с комфортностью экранного представления, достаточной оперативностью реакции программного средства на действия пользователя, удобством манипулирования мышью и клавиатурой (и их скоростными показателями).

Нормативные требования по эргономике пользовательского интерфейса отличаются по своей природе от синтаксических и манипуляционных правил - они относятся к психофизиологическим свойствам конкретной реализации уже выбранного типа (стиля) пользовательского интерфейса (и соответствующего стандарта) в конкретном приложении. В этих условиях эргономические стандарты могут лишь требовать достижения некоторых общих руководящих эргономических принципов, которым должно удовлетворять реализация в приложении выбранного тип (стиля). При этом предполагается, что приложение должно оптимально инкорпорировано в техническую среду. Ряд более ранних стандартов (стандарты ISO 9241 P.3-9) касаются именно этой среды (клавиатура, дисплеи, устройства ввода с клавиатуры и мыши, мебель рабочей станции и показатели рабочей среды, например, освещение или уровни шума). Эргономические аспекты пользовательского интерфейса приложения являются естественным расширением эргономики технических средств и рабочего места.

В основу разработки большинства современных графических пользовательских интерфейсов (GUI) положены три метафоры: «рабочий стол», «работаешь с тем, что видишь», «видишь, что получил».

Метафора «рабочий стол», в частности, означает следующее. Для человека, сидящего за рабочим столом, доступны как определенные источники информации, так и средства обработки этой информации. При этом на рабочем столе могут находиться документы представленные в различной форме: текст, графика, рисунки и.т.д., относящиеся либо к различным задачам, либо к различным аспектам одной и той же задачи. В любом случае человек имеет возможность просмотреть любой из этих документов, сделать пометки или выборку из них, сравнить содержащиеся в них данные.

Две другие метафоры являются развитием идеи «рабочего стола». В каждый момент времени, сидящий за столом может работать только с теми документами, которые он видит перед собой. Если необходимый документ в данный момент отсутствует на столе, его предварительно требуется достать из ящика стола, из папки или портфеля.

Выполняя какие-то действия над документами, человек, естественно, тут же видит результат своей деятельности.

В рамках графического интерфейса все три метафоры получили достаточно адекватное воплощение:

Пространство экрана монитора - это рабочий стол пользователя, необходимые для решения задачи - объекты, представленные на нем в виде соответствующих графических образов (пиктограмм и окон), а чтобы изменить рабочую среду, пользователю достаточно изменить состав объектов, присутствующих на рабочем столе; при этом все необходимые действия выполняются не с помощью команд, а путем прямого манипулирования объектами (точнее их образами).

Прямое манипулирование объектом обладает следующими достоинствами:

-обеспечивает визуальный контроль за выполняемыми операциями;

-позволяет легко восстанавливать предшествующие состояния рабочего стола;

-позволяет решать различные задачи, используя ограниченный набор стандартных операций (открытие/закрытие окна, трассировка объектов, изменение атрибутов окна или объекта и.т.д.)

Еще одна важная особенность современных ГПИ - многооконность. Эта технология обеспечивает пользователю доступ к большому объему информации, чем при использовании одного экрана. Кроме того, имея через окна доступ к нескольким источникам информации одновременно, пользователь может объединять имеющуюся в них информацию. Например изображения, полученные с помощью графического редактора, можно включить в текстовый документ.

С помощью нескольких окон пользователь может также одновременно анализировать информацию, представленную на разных уровнях детализации. Наличие на экране нескольких окон или пиктограмм позволяет «расширить» кратковременную память пользователя.

Таким образом, графический интерфейс позволяет расширить пространство обзора и повысить эффективность работы пользователя. Однако сам по себе графический интерфейс не гарантирует повышения эффективности работы пользователя. Это обусловлено тем, что метафора «рабочий стол» далеко не всегда означает «аккуратный рабочий стол». Если «рабочий стол» плохо организован, существует опасность, что пользователь будет тратить больше времени на поиск «документов» и «инструментов», чем на решение стоящих перед ним задач.

Прямое манипулирование объектами не всегда удобно для опытного пользователя - часто некоторую последовательность действий можно выполнить быстрее с помощью одной команды (макроса), чем посредством серии манипуляций «мышью».

Прямое манипулирование снижает также гибкость диалога, поскольку изначально графический интерфейс базируется на структуре меню.

Визуальные атрибуты отображаемой информации.

К визуальным атрибутам отображаемой информации относится:

-взаимное расположение и размер отображаемых объектов;

-цветовая палитра;

-средства привлечения внимания пользователя.

-Проектирование размещения данных на экране монитора предполагает выполнения следующих действий:

-определение состава информации, которая должна появляться на экране;

-выбор формата представления этой информации;

-определение взаимного расположения данных (или объектов) на экране;

-выбор средств привлечения внимания пользователя;

-разработка макета размещения данных на экране;

-оценка эффективности размещения информации.

В результате проектирования для пользователя должны обеспечиваться:

-возможность просмотра экрана в логической последовательности (определяется выполняемой задачи);

-простоту выбора нужной информации (обнаружение и распознавание);

-возможность идентификации связанных групп информации (распознавание сложных объектов).

-различимость исключительных ситуаций (сообщений об ошибках или предупреждений);

-возможность определить, какое действие со стороны пользователя требуется для продолжения.

Объемы содержания информации, подлежащей отображению, зависят от специфики выполняемого пользователем задания. При этом существенную роль играет правильное разбиение задания на операции (этапы), не требующие одновременного присутствия большого объема данных на экране. Причина - психофизиологические особенности оператора, ограниченность его кратковременной памяти, способной хранить одновременно не более 5 - 9 объектов. Если вся информация исходного документа не помещается на одном экране (кадры), некоторые элементы данных могут повторяться на других экранах для сохранения целостности и последовательности обработки.

Свойство естественности интерфейса предполагает, что информация отображается на экране в виде, пригодном для непосредственного использования. Принцип согласованности - определяет требование и использование общепринятых (стандартных) форматов при выводе текстовых и графических данных (объектов).

Информация на экране должна размещаться рационально. Требуемая плотность расположения данных зависит от конкретного пользователя и решаемой задачи.

Рекомендации по размещению данных на экране (или в пределах окна):

-оставлять пустым приблизительно половину площади экрана (окна);

-оставлять пустую строку после каждой пятой строки таблицы;

-оставлять 4-5 пробелов между столбцами таблицы.

Фрагменты текста должны располагаться на экране так, чтобы взгляд пользователя сам перемещался в нужном направлении. Содержимое полей должно не прижиматься к краю экрана, а располагаться около его горизонтальных или вертикальных полей (горизонтальную прокрутку использовать не желательно).

Меню, содержащее относительно небольшой объем информации, должно смещаться в левую верхнюю часть экрана.

Чтобы подчеркнуть симметрию, содержимое и наименования полей, относящихся к одной группе, должны выравниваться по вертикали.

Текстовые сообщения рекомендуется группировать справа, а графические изображения слева (определяется факторами, связанными с право-левой ассиметрией функционирования головного мозга). Это особенно важно для систем, работающих в режиме реального времени, когда интервалы следования сообщений <10 с.

Методы выделения информации - это использование таких атрибутов, которые позволяют привлечь внимание пользователя в некоторой области экрана. В качестве подобных атрибутов могут выступать: цвет символов, цвет фона, уровень яркости, мерцание; применение различных шрифтов (форма, размер, толщина), подчеркивания; вывод в инверсном виде, рамки, тени.

Эффект применения этих атрибутов различен, а их сочетаний часто непредсказуем и зависит от индивидуальных особенностей пользователей.

В качестве общей рекомендации: следует стараться использовать минимальное количество атрибутов!

Для оценки качества форматирования экрана (размещение информации в окне) используются следующие методы:

Метод прямоугольников - после разбиения экрана на поля каждое из них заполняется произвольным текстом и отделяется от других по всему периметру пробелами. Через центр экрана мысленно проводятся оси, позволяющие оценить сбалансированность размещения полей.

Метод выделенных точек - позволяет определить число и размещения областей экрана, к которым будет привлечено внимание пользователей (с помощью выделения). Для этого каждая область, требующая повышенного внимания, моделируется группой символов (отличных от пробела).

6.5 Электробезопасность

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 Электробезопасность.

При работе на ПЭВМ нужно выполнять требования, обеспечивающие защиту от электрического тока и статистического электричества. ПЭВМ питается от сети переменного тока частотой 50 Гц. Напряжением 220 В. Проводка однофазная трехпроводная.

Заземление - компьютер имеет розетки с контактом заземления

В случае замыкания должен срабатывать автомат отключающий питание.

6.6 Пожарная безопасность

Помещение должно быть оборудовано автоматическими устройствами обнаружения пожара (АУОП) и автоматическими устройствами пожаротушения (АУПТ), т.к. входит в НПБ 110-96 «Перечень зданий, сооружений, помещений подлежащих защите автоматическими устройствами тушения и обнаружения пожаров». В качестве огнетушащего вещества использовать хладон.

В помещении где находятся рабочие места устанавливается пожарная сигнализация оснащенная дымовыми извещателями пожара.

В случае пожара, процесс вынужденной эвакуации начинается одновременно из всех помещений и протекает в направлении - в сторону выходов. При этом создаются людские потоки с плотностью значительно большей, чем при нормальном движении, а в местах сужений (при проходе через дверной проем, при выходе на лестничную площадку) плотность может достигать предельных значений, опасных для человека.

Вынужденная эвакуация при пожаре протекает в условиях нарастающего действия опасных факторов пожара. Поэтому безопасность людей находится в прямой зависимости от времени пребывания их в здании при пожаре. Кратковременность процесса вынужденной эвакуации достигается устройством эвакуационных путей и выходов, их числом и размерами (СНиП 2.01.02-85.)

Эвакуационные пути - это пути, ведущие к эвакуационным выходам. Наиболее распространенными путями эвакуации являются проходы, коридоры, фойе и лестницы. Выходы считаются эвакуационными, если они ведут из помещений: первого этажа наружу непосредственно или через тамбур, вестибюль, лестничную клетку; любого этажа, кроме первого, в коридор, ведущий на лестничную клетку, или непосредственно на лестничную клетку через холл; в соседнее помещение на том же этаже, обеспеченное выше перечисленными выходами.

Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта были выполнены проектирование и разработка программного комплекса расчета комплексной нетранзитивности отношения превосходства на группе объектов. Работа выполнена на основе математических и логических методов выявления нетранзитивности. Разработанный программный комплекс удовлетворяет требованиям, предъявляемым к современным консольным приложениям: взаимодействует с основным пакетом Microsoft Excel, имеет модульную структуру, и интуитивно-понятный эргономичный интерфейс.

Программный комплекс прошел стадию тестирования и отладки. Внедрение и использование данного программного комплекса будет способствовать более глубокому пониманию закономерностей функционирования сложных систем.

Данный программный комплекс имеет универсальный характер и может быть использован не только для оценки зрелищности спортивных чемпионатов, но и для анализа особенностей функционирования объектов любой природы с заданными на них отношениями не обладающими свойством транзитивности.

Программный комплекс «Контур» обладает достаточно высокими эксплуатационными характеристиками, в частности:

-высоким быстродействием;

-отказоустойчивостью;

-надежностью.

Программный комплекс «Контур» внедрен в ИрГУПСе для использования в учебном процессе ИИТМ по дисциплине «Моделирование систем».

Список литературы

1.Мельников Б., Радионов А. Программирование недетерминированных игр // Гордон А.Г. Диалоги. М.: Предлог, 2005. С. 93-112.

2.Мельников Ю.Н. Исследование сложных систем. М.: МЭИ, 1983.

.Поддьяков А.Н. Отношения превосходства в структуре рефлексивного управления // Рефлексивное управление: Тезисы международного симпозиума / Под ред. А.В. Брушлинского, В.Е. Лепского. М.: ИП РАН, 2000. С. 37-38.

.Секей Г. Парадоксы в теории вероятностей и математической статистике. М.: Мир, 1990.

.Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях / Нечепуренко М.И., Попков В.К., Майнагашев С.М. и др. --- Новосибирск: Наука, 1990.

.Белов В.В., Воробьев Е.М., Шаталов В.Е. Теория графов. --- М.: Высш. шк., 1976.

.Зыков А.А. Основы теории графов. --- М.: Наука, 1984.

.Вентцель Е.С. Теория вероятности. - М.: Академия, 2005. - 576 с.

.Керниган, Братан, Пайк, Роб. Практика программирования. - М.: Вильямс, 2004. - 288 с.: ил.

.Галисеев Г.В. Программирование в среде Delphi 7. Самоучитель. - М.: Диалектика, 2004. - 288 с.

11.Delphi 7. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 1216 с.: ил.

12.Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. - М.: Госкомсанэпиднадзор РФ, 2003. 384 с.

.Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч. Под ред. И.Г. Староверова. Изд. 3-е Ч.2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1978, 509 с.

14.Правила пожарной безопасности в Российской федерации от 1993г.

15.Строительные нормы и правила СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: Госстрой России, 1991. 274 с.

Содержание Введение 1. О проблеме выявления и анализа нетранзитивных отношений предпочтения .1 Логические и математические модели нетранзитивности

Больше работ по теме: