Разработка средств поддержки анализа и прогнозирования временных рядов

0

3 Экспериментальный раздел

3.1 Отладка и тестирование программы (испытания программы)

Отладка программы — это специальный этап в разработке программы, состоящий в выявлении и устранении программных ошибок, факт существования которых уже установлен. Программные ошибки, как правило, делятся на три вида:

1) Синтаксическая ошибка. Неправильное употребление синтаксических конструкций.

2) Семантическая ошибка. Нарушение семантики той или иной конструкции.

3) Логическая ошибка. Нарушение логики программы, приводящее к неверному результату.

В каждой современной системе программирования существует специальное средство отладки программ - отладчик (debugger), который позволяет в режиме интерпретации установить контрольные точки, выполнить отдельные участки программы и посмотреть результаты работы операторов.

Главный прием обеспечения безошибочной работы программы - это ее тестирование. При кодировании необходимо проверить и отладить процедуры. Чем тщательнее проверен код, тем выше качество программного продукта.

Протестируем наш программный продукт. Построим вручную разведочный график и проведем анализ временных рядов, полученные данные сравним с результатом, полученным при выполнении программы.

Пусть дана выборка, изображенная на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Выборка данных

Последовательно выполняем следующие шаги:

− строим разведочный график, который изображён на рисунке 3.2;

Рисунок 3.2 – Разведочный график

− строим графики (линейной, логарифмической, полиномиальной, степенной, экспоненциальной аппроксимации, графики изображены на рисунке 3.3);

Рисунок 3.3 – Графики функций

− вручную вбиваем машинное время (от 1 до 13);

− находим модельное количество (выбираем график с наибольшей R);

− находим случайную составляющую;

− находим математическое ожидание по формуле (23):

(23)

где – дискретная случайная величина с заданным законом распределения вероятностей ;

− стандартное отклонение вычисляется по формуле (24):

(24)

где x – выборочное среднее СРЗНАЧ (число 1, число 2,….), а n – размер выборки.

На рисунке 3.4 выделены указанные функции.

Рисунок 3.4 – Основные функции

− построение прогноза инцидентов, изображено на рисунке 3.5;

Рисунок 3.5 – Прогноз инцидентов

Строим общий график, который изображен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – График прогноз

По результатам прогноза можно сделать вывод, что за последние годы количество аварийных ситуаций (инцидентов) заметно возросло. Теперь построим временный ряд при помощи разработанного программного продукта. Для начала необходимо подключиться к БД, которая будет являться выборкой для построения графика. Данный график изображен на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Сводная таблица данных по количеству инцидентов в Оренбургском ЦУС

На рисунке 3.7 представлена сводная таблица, данные для которой берутся из форм «Инцидент» и «Аварии».

На рисунке 3.8 представлена форма «Виды линий». На данной форме вводится «наименование» и «ответственный». Для редактирования записи выбирается в таблице нужное поле и нажимается кнопка «Редактировать». Для удаления записи выбирается в таблице нужное поле и нажимается кнопка «Удалить». Кнопка «Возврат», при нажатии этой кнопки переходим на главную форму.

Рисунок 3.8 – Форма «Виды линий»

На рисунке 3.9 представлена форма «Тип аварий». На данной форме вводится город, класс аварий, а так же дата начала и дата окончания аварии. Для редактирования записи выбирается в таблице нужное поле и нажимается кнопка «Редактировать». Для удаления записи выбирается в таблице нужное поле и нажимается кнопка «Удалить». Кнопка «Возврат», при нажатии этой кнопки переходим на главную форму.

Рисунок 3.9 – Форма «Тип аварий»

На рисунке 3.10 представлен графический материал, который наглядно показывает количество изменений инцидентов за отчетный период. Имеется пять кнопок с различным видом аппроксимации, при нажатии на одну из них на графике можно увидеть динамику изменений, благодаря которой можно определить прогноз инцидентов на 2013 и 2014 года. При нажатии на кнопку «Возврат» переходим на главную форму.

Рисунок 3.10– Форма «Интеллектуальный анализ данных по динамике

аварийных ситуаций (инцидентов) в Оренбургском ЦУС»

Выход из программы происходит с помощью нажатия на кнопку «Выход».

Из полученных результатов, изображенных на рисунке 3.12 можно сделать вывод о том, что программный продукт действительно строит линию тренда, благодаря которым можно проводить интеллектуальный анализ временных рядов.

3.2 Документирование

Программное средство предназначено для интеллектуального анализа, имеющийся БД, для повышения уровня качества предоставляемых услуг абонентам. Программный продукт был создан для инженеров отдела эксплуатации сети, которые занимаются статистикой аварийных ситуаций (инцидентов) в Оренбургском ЦУС.

Для нормального функционирования программы достаточно иметь компьютер с тактовой частотой процессора не менее 1500 МГц, объемом оперативной памяти – 256 Мб, объемом свободного места на диске около 100 Мб. На нем должна быть установлена и нормально функционировать операционная система не ниже Windows 2000.

Кроме того, необходимы такие аппаратные средства, как мышь (совместимая с IBM или MicroSoft) и клавиатура (стандартная, 101-102 клавиши).

Тип монитора компьютера должен быть не ниже SVGA. поскольку программная система рассчитана на работу в операционной системе не ниже Windows 2000.

Также требуется, чтобы на компьютере были установлены следующие программы: Borland Interbase 7.0.1, Delphi 7.0.

Программное средство работает в графическом режиме, для нормального отображения которого необходимо разрешение экрана не менее 1024х768 точек. Для эксплуатации необходимо не менее 256 Мб оперативной памяти. Проверка программной системы должна начинаться с его запуска.

Для того чтобы запустить программу, открываем IBConsole. Подключение к базе данных осуществляется через IB Console. Сначала определяется место хранения БД, она может храниться на локальной машине, в этом случае выбирается Local Server, а также на удаленной машине, в этом случае выбирается Remote Server. После чего вводится имя пользователя «SYSDBA» и пароль «masterkey», после подтверждения сервер БД регистрируется. После регистрации сервера БД, регистрируется сама БД, для этого необходимо выбрать расположение файла DIP.gdb в котором располагаются таблицы БД, ввести имя пользователя и пароль, которые совпадают с логином и паролем, использованным для регистрации сервера. Окно регистрации БД показано на рисунке 3.11.

Рисунок 3.11 – Окно подключение к базе данных

Программная система состоит из проекта project1.dpr, в которую входит 12 модулей (расширение *.pas).

Модули, реализующие основные функции, вызываются из основного модуля main при выборе определенного пункта меню. Вспомогательные модули используются в процессе работы основных модулей.

Также имеются одноименные модулям файлы хранения образа форм с расширением *.dfm и файлы с расширением *.ddp, в которых сохраняются сведения обо всех созданных для окна диаграммах.

Кроме того, для файла проекта создаются файлы, в которых сохраняются параметры настройки компилятора (cfg), проекта (dof) и среды (dsk).

Входными данными являются:

− сведения о клиентах;

− сведения об инцидентах;

− справочные данные;

− информация об авариях;

− сведения об аппроксимации.

Выходными данными являются:

− список клиентов;

− список инцидентов;

− список аварий;

− данные об анализе временных рядов.

Работа с программным средством осуществляется путем выбора нужных пунктов меню (кнопок), при этом открываются соответствующие диалоговые окна (формы, отчеты, запросы). Окна содержат текстовые и числовые поля, выпадающие списки с данными и необходимые пояснения к ним. Активный элемент окна можно определить по наличию мигающего курсора.

Для начала работы программной системы необходимо загрузить файл project1.exe. После чего появится главная форма программной системы, которая изображена на рисунке 3.12. На главной форме находится следующие пункты меню: «Работа с клиентами», «Информация об инцидентах», «Информация об авариях», «Анализ», «О программе» и «Выход».

Рисунок 3.12 – Главная форма программной системы

3.3 Настройка (конфигурирование), доработка и сопровождение

В перспективе планируется поместить программный продукт на сайт компании, а так же расширить программный продукт дополнительными функциями.

Программное средство не требует установки специальных настроек и установок. Необходимо лишь наличие Borland Interbase 7.0.1, Delphi 7.0. на компьютере.

3.4 Качественная и количественная оценка результатов анализа

Из полученных результатов в ходе тестирования можно сделать вывод о том, что программный продукт правильно строит линии тренда для прогнозирования временных рядов.

Проведенное исследование подтвердило, что разработка средств поддержки анализа и прогнозирования временных рядов будет повышать уровень качества услуг ЗАО «КОМСТАР Регионы».

Выводы: в третьей главе было проведено тестирование разработанного программного средства. Глава включает в себя общие сведения о программном продукте, описание назначений и условия применения программного средства, характеристики ПК, входных и выходных документов.

Заключение

В магистерской диссертации разработано средство поддержки анализа и прогнозирования временных рядов.

В ходе разработки был проведен подробный анализ предметной области, а именно основных методов Data Mining. Проведенный анализ показал, что существует множество методов Data Mining, однако выбор был сделан в пользу «метода прогнозирования», так как основной целью исследования было предсказание будущих событий.

В процессе выполнения работы было принято решение автоматизировать данный метод.

Проведенное исследование подтвердило, что разработка средств поддержки анализа и прогнозирования временных рядов будет повышать уровень качества услуг ЗАО «КОМСТАР Регионы».

Проведенное исследование позволило решить все поставленные задачи:

- анализ предметной области, в результате чего были выявлены основные методы, подлежащие автоматизации;

- анализ аналогов программных системы, в результате чего были выявлены их достоинства и недостатки рассмотренных аналогов, и принято решение о разработке собственного программного средства;

- разработан алгоритм решения задачи;

- в соответствии с заданной предметной областью была спроектирована экспериментальная база данных, реализованная при помощи InterBase 7.0.1, а так же программное средство, реализованное с помощью Borland Delphi 7.0;

- проведена отладка и тестирование программного средства.

В дальнейшем работа может быть продолжена в направлении разработки остальных методов Data Mining.

Реализованное программное средство отвечает всем требованиям функциональности, так как выполняет все возложенные на нее функции, так и требованиям надежности. Поставленная задача выполнена. Программная система полностью отвечает поставленным требованиям.

Список использованных источников

1 Дюк, В. Data Mining: учебный курс / В. Дюк, А.Самойленко. – СПб.: Питер, 2001. – 368 с. – ISBN 5-318-00227-7.

2 Афанасьев, В.Н. Анализ временных рядов и прогнозирование: учебник / В.Н. Афанасьев, М.М. Юзбашев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика; ИНФРА-М, 2010. – 320 с.: ил. – ISBN 978-5-279-03400-0.

3 Гусаров, В.М. Статистика: учебное пособие для вузов / В.М. Гусаров. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 463 с. – ISBN 5-328-00206-8.

4 Харламов, А.И. Общая теория статистики: Статистическая методология в изучении коммерческой деятельности: учебник / А.И. Харламов, О.Э.Башина, В.Т. Табурин [и др.]. – М.: Финансы и статистика, 2005. – 224 с. – ISBN 5-279-00845-1.

5 Харченко, Л.П. Статистика: учебник / Л.П. Харченко, В.Г. Долженкова, В.Г. Ионин. – М.: ИНФРА-М, 2001. – 119 с.

6 Мхитарян, В.С. Теория вероятностей и математическая статистика / В.С. Мхитарян, Л.И. Трошин, Е.В. Адамов, К.К. Шевченко, Н.Я. Бамбаева. – Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права. – М.: 2003. – 130 с.

7 Лебедева, Т.В. Анализ временных рядов и прогнозирование: методические указания для выполнения расчетно-графической (контрольной), практических и лабораторных работ / Т.В. Лебедева. – Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008. – 145 с.

8 Барсегян, А.А. Методы и модели анализа данных: OLAP и Data Mining: учебное пособие для вузов / А.А. Барсегян, М.С. Куприянов, В.В. Степаненко, И.И. Холод. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 336 с.: ил. – ISBN 5-94157-522-X.

9 Кричевский М.Л. Интеллектуальный анализ в менеджменте: учебное пособие / М.Л. Кричевский. – СПб.: 2005. – 208 с. - ISBN 5-8088-0143-5.

10 Щипин К.С. Система прогнозирования на основе многокритериального анализа временных рядов / К.С. Щипин. – М.: 2004. – 137 с.

11 Садовникова, В.А. Анализ временных рядов и прогнозирование: учебное пособие / В.А. Садовникова, Р.А. Шмойлова. – Московский государственный университет экономики, статистики и информатики. – М.: 2001. – 67 с.

12 Ларичев, О.И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных странах: учебник / О.И. Ларичев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Логос, 2002. – 392 с. – ISBN 5-94010-180-1.

13 Новикова М.М. Статистика. Показатели и методы анализа: учебное пособие / М.М. Новикова. – М.: Современная школа, 2005.

14 Суринова А.Е. Статистика: учебник / А.Е. Суринова. – М.: РАГС, 2005.

15 Едронова В.Н. Общая теория статистики: учебник / В.Н. Едронова. – М.: 2001. – 321 с.

16 Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учебное пособие для вузов / В.Е. Гмурман. – 9-е изд., стер. – М.: Высш.шк., 2003. – 479 с. – ISBN 5-06-004214-6.

17 Ханк, Д.Э. Бизнес прогнозирование: учебное пособие / Д.Э. Ханк, Д.У. Уичерн. – 7-е изд.: Пер. с анг. – М.: издательский дом «Вильямс», 2003. – 656 с. – ISBN 5-8459-0436-6.

18 Гофман, В.Э. Visual Studio.NET / В.Э. Гофман, А.Д. Хомоненко. – СПб.: БХВ – Петербург, 2007. – 1152 с.

19 Бобровский, С. И. Delphi 7: учебный курс / С. И. Бобровский. – CПб.: Питер, 2008. – 736 с.

20 Дженнингс, Р. Использование Microsoft Office Access 2003: специальное издание / Р. Дженнингс. – Пер.с анг. – М.: издательский дом «Вильямс», 2006. – 1312 с.

21 Виейра, Р. Программирование баз данных Microsoft SQL Server 2005 - Beginnig SQL Server 2005 programming: базовый курс / Р. Виейра. – Пер. с англ. – М.: издательский дом «Вильямс», 2007. – 832 с.

22 Ковязин, А. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/Firebird/Yaffil / А. Ковязин, С. Востриков. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003. – 496 с.

23 Волкова, Т. В. Проектирование и создание БД: учебное пособие для вузов / Т. В. Волкова. – Оренбург: ОГУ, 2006. – 140 с.

24 Фаронов, В. В. Программирование баз данных в Delphi 7: учебный курс / В. В. Фаронов. – CПб.: Питер, 2005. - 459 с.

25 Тельман, Дж. Современные системы управления базами данных / Дж. Тельман. – М.: 2008. – 625 c.

26 Скляр, А.Я. Введение в InterBase / А.Я. Скляр. – М.: 2002. – 517 с.

27 Орлов, С.А. Технология разработки программного обеспечения / С.А. Орлов. – Спб.: Питер, 2002. – 464 с.

28 Спицнадель, В.Н. Теория и практика принятия оптимальных решений: учебное пособие / В.Н. Спицнадель. – М.: Бизнес-пресса, 2002.

29 Мушин, Э.К. Методы принятия технических решений / Э.К. Мушин. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: МИР, 2002. – 215 с.

30 Розен, В.В. Цель, оптимальность, решение. Математические модели принятия оптимальных решений / В.В. Розен. – 5-е изд. парераб. и доп. − М.: 2004. – 314 с.

31 Орловский, С.А. Проблемы принятия решений при нечетких исходных данных / С.А. Орловский. М.: 2002. – 268 с.

32 Когловский, М. Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ / М.Р. Когловский. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: 2003. – 421 c.

33 Мартин, Дж. Организация баз данных в вычислительных системах / Дж. Мартин.– М.: 2002. – 161 c.

34 Горев, А. Эффективная работа с СУБД./ А Горев, Р. Ахаян, С. Макашарипов. – СПб.: Питер, 2003. – 704 с.

35 Стивенс, Р. Delphi Готовые алгоритмы / Р.Стивенс. – Москва, 2001.

36 Стивенс, Р. Программирование баз данных / Р. Стивенс.: пер. с англ.: - М.: Бином—Пресс, 2003. – 384 с.

37 Габдуллина, О. Г. Решение функциональных и вычислительных задач в средах Delphi и MathCAD : учебное пособие для вузов / О. Г. Габдуллина, О. А. Никонорова, Э. И. Бикмухаметова. – Оренбург: ОГУ, 2005. – 114 с.

38 СТО 02069024101-10. Стандарт организации. Работы студенческие. Общие требования и правила оформления. Взамен СТП 101-00; Введ.2010. – Оренбург: ОГУ, 2011. – 97 с.

 

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Назад Вперед

Категория: Дипломные работы / Дипломные работы по информатике

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.