Методы и средства проектирования ИС и технологи

Содержание
TOC \o "1-3" \h \z \u Введение PAGEREF _Toc82893958 \h 31.Описание предметной области PAGEREF _Toc82893959 \h 42.Требования к проектируемой ИС PAGEREF _Toc82893960 \h 112.1.Требования к функциональности PAGEREF _Toc82893961 \h 112.2.Требования к техническому обеспечению PAGEREF _Toc82893962 \h 122.3.Выбор средств разработки PAGEREF _Toc82893963 \h 133.Объектно-ориентированная модель ИС PAGEREF _Toc82893964 \h 173.1.Диаграмма вариантов использования (Use Case) PAGEREF _Toc82893965 \h 173.2.Диаграмма классов PAGEREF _Toc82893966 \h 173.3.Диаграмма компонентов PAGEREF _Toc82893967 \h 193.4.Диаграмма развертывания PAGEREF _Toc82893968 \h 204.Реализация модели ИС PAGEREF _Toc82893969 \h 214.1.Дерево функций PAGEREF _Toc82893970 \h 214.2.Алгоритм работы информационной системы PAGEREF _Toc82893971 \h 224.3.Структурная информационная система PAGEREF _Toc82893972 \h 244.4. Разработка структуры базы данных PAGEREF _Toc82893973 \h 254.4.Описание работы информационной системы PAGEREF _Toc82893974 \h 30Заключение PAGEREF _Toc82893975 \h 36Список литературы PAGEREF _Toc82893976 \h 37

ВведениеТемой данной курсовой работы является проектирование информационной системы регистратуры больницы.
Хранение, накопление и анализ медицинских данных, их распределение между отделами и подразделениями, оперативный поиск в настоящее время невозможны без применения информационных систем.
В качестве СУБД выбрана MS SQL Server, так как ИС для регистратора больницы должна быть многопользовательской. MS SQL Server предлагает бесплатную Express версию.
Предполагается, что эффективность деятельности сотрудников регистратуры больницы после внедрения информационной системы будет увеличена за счет автоматизированного учета сведений о врачах, пациентах, состоянии их здоровья, ведении электронной карты пациентов, формирования отчетности.
Целью курсовой работы является закрепление данных, полученных в процессе изучения курса «Методы и средства проектирования ИС и технологий».
Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:
исследовать предметную область;
разработать основные требования к информационной системе;
разработать логическую и физическую модели данных;
создать информационную систему;
предусмотреть защиту информации и разделение прав доступа в информационной системе.

Описание предметной областиБольница – это лечебно-профилактическое учреждение здравоохранения, в котором оказывается специализированная медицинская помощь в условиях стационара, либо в амбулаторном режиме.
Организационная структура больницы представлена на рисунке 1.
Во главе больницы стоит главный врач, которому подчиняются заместители директора по финансовой части, по медицинской части и по техническим вопросам.
Заместитель директора по финансам руководит бухгалтерией и кассой больницы. Заместитель по медицинской части заведует медицинским персоналом (врачи и средний медицинский персонал) и координирует работу регистратуры.
Также в больнице выделен отдел медицинского оборудования, который занимается закупкой, обслуживанием и настройкой медицинского оборудования.
Отдел документообеспечения занимается ведением делопроизводства больницы.
Подразделение информационных технологий занимается техническим обслуживанием компьютеров больницы, поставкой и установкой современного программного обеспечения, обновлением ПО и т.д. Подразделение состоит из группы администрирования, службы поддержки и технической службы.
Также в организационной структуре находятся отделения оказания медицинской помощи:
инфекционное;
детское;
физиотерапевтическое;
хирургическое;
и другие.

Рисунок 1 – Организационная структура больницы
В деятельности любого медицинского учреждения используются следующая нормативно-справочная информация:
Должностные инструкции сотрудников медицинского учреждения.
Устав организации.
Федеральный закон №323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации».
Правила внутреннего распорядка для пациентов больницы.
Приказ № 230 от 01.12.10 года «Об утверждении порядка организации и проведения контроля объемов, сроков, качества и условий предоставления медицинской помощи по обязательному медицинскому страхованию».
Внутренние нормативные документы, регламентирующие работу клиники.
В качестве оперативной информации выступают:
Запись пациента.
Результаты приема врача.
Результаты обследований.
Результаты анализов.
Рассмотрим деятельность регистратора больницы методологии IDEF0 [2].
На рисунке 2 представлена контекстная диаграмма «Деятельность регистратора больницы» AS-IS («как есть»).
В качестве входящей информации выделены:
cведения о расписании работы врачей;
cведения о пациентах;
направление на анализы;
направление на обследование;
запись пациента к врачу.

Рисунок 2 – Контекстная диаграмма «Деятельность регистратора больницы» AS-IS
В качестве управляющих потоков выделены: нормативные документы, классификатор оказываемых услуг, прайс-лист на медицинские услуги, должностные инструкции.
В качестве механизмов управления выступают сотрудники больницы, журналы учета в формате MS Excel и бумажные документы.
Выходные данные:
журнал записи к врачу;
талон записи к врачу.
На рисунке 3 представлена декомпозиция диаграммы AS-IS.
Первоначально сотрудники вносят информацию о пациентах в соответствующий журнал учета. Далее пациент записывается на прием к врачу, сдачу анализов или проведения обследования. После чего пациенту оказываются заказанные услуги. Данные об оказанных услугах вносятся в карту пациента. На основе журналов учет и других документов формируется отчетная информация для служебного использования или предоставления в органы Росстата.

Рисунок 3 – Декомпозиция контекстной диаграммы AS-IS
На рисунке 4 представлена декомпозиция блока «Регистрация пациента».

Рисунок 4 - Декомпозиция блока «Регистрация пациент»
На основе записи пациента на медицинские услуги проводится забор анализов или выполнение обследований. С результатами обследования пациент отправляется к врачу для выяснения причин недомогания и постановки диагноза.
На рисунке 5 представлена декомпозиция блока «Согласование с пациентом времени приема к врачу, записи на анализы или обследование».

Рисунок 5 - Декомпозиция блока «Согласование с пациентом времени приема к врачу, записи на анализы или обследование»
В результате исследование текущей системы работы регистратора больницы были выделены следующие проблемы:
отсутствие централизованного хранилища данных о деятельности регистратора больницы;
необходимость ручного заполнения данных в журналы учета;
отсутствие возможности оперативного поиска информации;
отсутствие возможности составления расписания работы врачей и записи пациентов;
отсутствие системы автоматического расчета суммы заказанных услуг;
отсутствие возможности ведения электронной карты клиента;
отсутствие возможности автоматического формирования сопроводительных документов и отчетов.

Требования к проектируемой ИСТребования к функциональностиДля решения выявленных проблем необходимо разработать информационную систему.
Основной целью разработки информационной системы является создание централизованного хранилища данных о пациентах, их здоровье, работе врачей.
Информационная система должна выполнять следующие функции:
авторизация пользователя по логину и паролю;
разделение прав доступа к данным для регистраторов и врачей;
ведение учета пациентов;
ведение учета врачей;
ведение учета расписания работы врачей;
ведение учета записи пациентов на анализы, обследования или прием к врачу;
хранение классификатора медицинских услуг;
хранение статусов оказания услуги: оказана, отказ по желанию пациента, отказ врача, претензия.
ведение справочника возможных характеристик здоровья: группа крови, нормальное давление, курение и т.д.
печать талона на анализ, обследование и прием врача;
формирование отчетов:
расписание работы врачей;
запись к врачу на выбранный период;
статистика работы врачей на выбранный период;
сведения о количестве оказанных услуг на выбранный период.
Информационная система должны быть реализована в виде клиент-серверного приложения с двухзвенной архитектурой.
Интерфейс пользователя должен быть интуитивно понятен и прост. Должна присутствовать система подсказок и комментариев, которая позволит ускорить процесс адаптации работы пользователя.
Требования к техническому обеспечениюТехническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств (технические средства сбора, регистрации, хранения, поиска, защиты, передачи, обработки, отображения и размножения информации, оргтехника и др.), обеспечивающих работу ИТ.
Минимальные технические требования персональных компьютеров, на которых будет установлена клиентская часть:
32-разрядный (x86) или 64-разрядный (x64) процессор с тактовой частотой 1 ГГц или выше;
1 ГБ оперативной памяти;
1 ГБ свободного места на жестком диске;
адаптер Gigabit Ethernet (10/100/1000 Base-T);
монитор Super VGA (1690х900) или с более высоким разрешением;
клавиатура и мышь.
Минимальные требования для сервера, на котором будет расположена БД:
32-разрядный (x86) или 64-разрядный (x64) процессор с тактовой частотой 1 ГГц или выше;
2 ГБ оперативной памяти;
50 ГБ свободного места на жестком диске;
адаптер Gigabit Ethernet (10/100/1000 Base-T);
клавиатура и мышь.
Между клиентскими компьютерами и сервером должны быть организована локальная сеть пропускной способностью не менее 100 Мбит/с.
Выбор средств разработкиИнструментарий современных реляционных систем управления базами данных постоянно совершенствуется и развивается, появляются новые сервисы.
Сейчас реляционная модель данных становится базовой при построении БД. Это получилось из-за того, что организация хранения данных в виде таблиц логична для пользователя. Эта особенность приводит к множеству реляционных СУБД. Их параметры значительно разнятся. Подбор самой адекватной СУБД стал сложной задачей.
На рынке программного обеспечения представлен достаточно широкий выбор СУБД: MySQL, Firebird, Interbase, MS SQL Server, Oracle, PostgreeSQL и другие. Опишем некоторые из них.
Firebird является сервером баз данных. Один такой сервер способен обрабатывать до нескольких сотен независимых баз данных. Firebird предназначается для больших баз данных, причем базы данных могут располагаться в нескольких файлах. СУБД основана на исходном коде InterBase 6.0 компании Borland.
Является реляционной СУБД клиент-серверной или встраиваемой архитектуры. Firebird — кроссплатформенное программное обеспечение, поддерживаемое такими операционными системами, как Mac OS X, Linux, MS Windows и Unix платформами. На данный момент последней версией продукта является Firebird 3.0, вышедшей в апреле 2016 года. У данной СУБД выделяют некоторые недостатки, среди которых, существенное падение производительности при росте внутренней фрагментации базы [1].
Interbase - кроссплатформенная система управления реляционными базами данных. На сегодняшний день продвижением ПО занимается компания Embarcadero Technologies. Разработки по Interbase Open Source легли в основу общедоступной СУБД Firebird [1].
Microsoft SQL Server – СУБД для управления реляционными базами данных, которая разработана компанией Microsoft. Основой языка запросов является усовершенствованная версия SQL - Transact-SQL.
СУБД MS SQL Server позволяет создавать распределенные информационные системы с двух или трехзвенной архитектурой. Последняя версия MS SQL Server выпушена в 2019 году. Для работы с данными используется специализированное программное обеспечение MS SQL Server Management Studio [1].
Результаты сравнительного анализа реляционных СУБД по основным параметрам приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Результаты сравнения СУБД
ПараметрыМасштаб примененияМодельданныхТребуемый уровень квалификации персоналаMS SQL Server Предприятия малых и средних размеров Клиент-сервернаяСредний и низкийFirebird Крупное предприятиеКлиент-сервернаяВысокий и среднийInterbaseПредприятия малых, средних и крупных размеров Клиент-сервернаяСреднийТаблица 2 - Результаты сравнения СУБД, окончание
ПараметрыСУБД РазработчикиПО ДоступностьДиалект языка SQL
MS SQL Server MicrosiftБесплатно версия Express, есть коммерческая версия Частично соответствует стандарту SQL:2003
Firebird Embarcadero
Technologies Бесплатное распространениеПроцедурный язык SQL (PSQL)
InterbaseEmbarcadero
Technologies Платно, есть пробная версия с временным ограничением Стандарт ANSI-92 и частично стандарт ANSI-III
MS SQL Server известна простотой, минимальным порогом вхождения и хорошей известностью. MS SQL Server считается самой популярной СУБД, которая имеет свой сервер, богатый функционал и множество инструментов.
Положительные черты MS SQL Server:
легкость применения;
поддержка основных функций SQL;
хорошая система защиты;
обработка многочисленных объемов данных;
оперативная работа.
Именно поэтому для проекта выбрана СУБД MS SQL Server.
Рассмотрим современные интегрированные среды IDE, которые могут использоваться для разработки клиентской части информационной системы:
CodeBlocks;
Microsoft Visual Studio;
Embarcadero RAD Studio.
Code Blocks – это среда для программирования на C++. Это интегрированная кросс-платформенная среда разработки с отрытым исходным кодом, которая поддерживает использование различных компиляторов, таких как GCC (MingW/GNU GCC), MSVC, Digital Mars, Borland C 5.5 и Open Watcom. По умолчанию Code Blocks использует компилятор MinGW, который поставляется в одном комплекте [3].
Microsoft Visual Studio — линейка продуктов компании Microsoft, включающих интегрированную среду разработки программного обеспечения и ряд других инструментальных средств [3].
Embarcadero RAD Studio представляет собой набор средств разработки приложений, который позволяет создавать приложения с графическим пользовательским интерфейсом для Windows, Mac OS X, .NET, PHP и веб-решений [3].
В таблице 3 представлена сравнительная характеристика IDE сред разработки.
Таблица 3 - Сравнительная характеристика IDE сред разработки
Параметр CodeBlocks Microsoft Visual Studio Embarcadero RAD Studio
Год выпуска последней версии 2017 2019 2018
Сайт codeblocks.org visualstudio.com visualstudio.com
Язык программирования C++ C#, VB.Net. F# Object Pascal
Поддержка объектно-ориентированного программирования + + +
Возможность разработки плагинов + + +
Поддержка модульного программирования + + +
Поддержка Intellessense+ + +
Рефакторинг + + +
На основе сравнительного анализа для реализации клиентской части информационной системы автоматизации медицинского учреждения был выбран язык программирования C# и среда разработки приложений MS Visual Studio 2019.

Объектно-ориентированная модель ИСДиаграмма вариантов использования (Use Case)С информационной системой будут работать две категории пользователей:
Администратор – имеет полные права на работу в системе.
Регистратор – оформляет пациентов, запись на прием и анализы, ведет карту. Доступ к редактированию справочников и данных пользователей запрещён.
Структура системы представлена в виде диаграммы Use Case [2] на рисунке 6.

Рисунок 6 – Use Case диаграмма
Диаграмма классовНа рисунке 7 представлена диаграмма классов [2] информационной системы автоматизации деятельности регистратора больницы.

Рисунок 7 - Диаграмма классов
Диаграмма компонентовВ таблице 4 представлен список основных модулей системы и их функций.
Таблица 4 - Список основных модулей системы и их функций
Название модуля Функции модуля
FormAuthМодуль проверки аутентификации
FormMainГлавный модуль системы
FormDiagМодуль редактирования справочника диагнозов
FormKartaЭлектронная карта пациента
FormObsledМодуль редактирования справочника категорий и видов услуг
FormOtdМодуль редактирования списка отделений больницы
FormPacientМодуль редактирования сведений о пациентах
FormRezМодуль редактирования результатов приема врача
FormSotrud Модуль редактирования сведений о сотрудниках больницы
FormSpМодуль редактирования справочника специализаций врачей
FormVrachМодуль редактирования врачей
FormZapМодуль просмотра записи на анализы, обследования и приема к врачу
FormUsersМодуль редактирования сведений о пользователях
FormReports Модуль формирования отчетной информации
ExportDataМодуль экспорта данных
ClassDocМодуль формирования выходных данных
MedDataSet.xsd XSD-схема данных
На рисунке 8 представлена диаграмма компонентов [2].

Рисунок 8 – Диаграмма компонентов
Диаграмма развертыванияНа рисунке 9 представлена диаграмма развертывания системы [2].

Рисунок 9 - Диаграмма развертывания системы
На сервере устанавливается СУБД MS SQL Server. Доступ к БД выполняется по локально-вычислительной сети.

Реализация модели ИСДерево функцийДерево функций информационной системы представлено на рисунке 10.

Рисунок 10 - Дерево функций информационной системы
Выделены основные и служебные функции.
Основные функции:
Ведение справочников.
Учет врачей.
Работа с пациентами.
Формирование отчетов.
Служебные функции:
Учет пользователей.
Авторизация по логину и паролю.
Алгоритм работы информационной системыНа рисунке 11 представлена детальная блок-схема работы модуля информационной системы регистратора больницы.
При запуске информационной системы пользователю необходимо ввести логин и пароль. При успешной авторизации загружается главная форма приложения.
Далее пользователь может приступить к редактированию справочников, записи пациентов на прием, сдачу анализов или обследования, редактированию сведений о пациентах или записи пациентов. Также пользователь может формировать отчеты и экспортировать их в MS Excel.
При редактировании сведений о пациентах пользователь может открыть электронную карту пациента для ввода общей информации, сведений об анализах, которые сдал пациент, проведенных обследованиях или приемах врачей. При необходимости пользователь может экспортировать карту пациента в MS Word.
Для записи пациента на прием к врачу, сдачу анализов или проведение обследования пользователь выбирает дату и вид приема. Автоматически формируется расписание с отметкой занятых мест. После записи пациента выводится на печать талон приема.
Для формирования отчетов необходимо выбрать вид отчета, период выборки. При необходимости можно экспортировать отчет в формат MS Excel.
Рисунок 11 - Блок-схема работы информационной системы

Структурная информационная системаНа рисунке 12 представлена структурная схема информационной системы

Рисунок 12- Структурная схема информационной системы
4.4. Разработка структуры базы данныхВ результате исследования предметной области были выделены следующие сущности:
Категория анализов;
Вид анализа;
Категория услуги (обследования);
Вид услуги (обследования);
Специализация врача;
Отделение;
Справочник диагнозов;
Категория здоровья;
Сотрудник;
Врач;
Пациент;
Расписание;
Запись;
Пользователь.
На рисунке 13 представлена концептуальная модель БД [1, 4]. Модель построена с помощью программы MS Visio.

Рисунок 13 - ER-диаграмма «сущность-связь»
Описание атрибутов выделенных сущностей представлено в таблице 5.
Таблица 5 – Описание сущностей и атрибутов
Сущность Атрибут Описание
1 2 3
Вид анализа Шифр анализа Уникальный идентификатор
Вид анализа Наименование вида анализа
Код категории Идентификатор категории
Цена Стоимость анализа
Вид услуги Шифр услуги Уникальный идентификатор
Услуга Наименование услуги или обследования
Код категории Идентификатор категории
Цена Стоимость услуги
Врач Код врача Уникальный идентификатор
ФИО ФИО врача
Код специализации Идентификатор специализации врача
Телефон Телефон врача
Адрес Адрес врача
Электронная почта Адрес электронной почты
Код отделения Идентификатор отделения
Стоимость первичного приема Стоимость первичного приема врача
Стоимость повторного приема Стоимость повторного приема
Диагноз Шифр диагноза Уникальный идентификатор
Диагноз Наименование диагноза
Запись Код записи Уникальный идентификатор
Дата записи Дата записи
Код пациента Идентификатор пациента
Код анализа Идентификатор анализа
Код услуги Идентификатор услуги
Код врача Идентификатор врача
Дата приема Дата приема врача
Время приема Время приема врача
Категория анализа Категория анализов
Продолжение таблицы 5
1 2 3
Категория здоровья Код категории Уникальный идентификатор
Категория здоровья Категория здоровья пациента
Категория услуги Код категории Уникальный идентификатор
Категории Категория услуг
Отделение Код отделения Уникальный идентификатор
Отделение Наименование отделения
Пациент
Код пациента Уникальный идентификатор
ФИО ФИО пациента
Телефон Телефон пациента
Электронная почта Электронная почта пациента
Адрес Адрес пациента
Серия и номер паспорта Серия и номер паспорта
Паспорт выдан Дата выдачи паспорта и кем выдан
СНИЛС СНИЛС пациента
Медицинский полис Номер медицинского полиса
Расписание Код расписания Уникальный идентификатор
Код врача Идентификатор врача
День недели Номер дня недели
Время (от) Время расписания (от)
Время (до) Время расписания (до)
Результат Код результата Уникальный идентификатор
Результат Результат обработки
Специализация врача Код специализации Уникальный идентификатор
Специализация Специализация врача
Сотрудник Код сотрудника Уникальный идентификатор
ФИО ФИО сотрудника
Телефон Телефон сотрудника
Электронная почта Электронная почта сотрудника
Должность Должность сотрудника
Пользователь Код сотрудника Уникальный идентификатор
Логин Логин пользователя
Пароль Пароль пользователя
Администратор Признак администратора
На рисунках 14 и 15 представлена логическая и физическая модель данных [4].

Рисунок 14 – Логическая модель БД

Рисунок 15 – Физическая модель БД
Описание работы информационной системыНа рисунке 16 представлена форма авторизации пользователя и настройки подключения к базе данных.

Рисунок 16 - Окно авторизации
При успешной авторизации появится главное окно приложения, представленное на рисунке 17.

Рисунок 17 - Главное окно приложения
Красным отмечены занятые приемы. Зеленые – свободная запись.
При нажатии на кнопку «Печать чека» будет сформирован чек, прелставленный на рисунке 18.

Рисунок 18 – Печатная форма чека
На рисунке 19 представлена форма просмотра списка записи на приме врача, обследование или анализ.

Рисунок 19 – Запись к врачу
На рисунке 20 представлена форма просмотра информации о врачах и расписании их работы

Рисунок 20 – Список врачей
Список пациентов представлен на рисунке 21.

Рисунок 21 – Список пациентов
На рисунках 22-25 представлены примеры других форм ИС.

Рисунок 22 – Справочник «Анализы»

Рисунок 23 – Справочник «Обследования»

Рисунок 24 – Справочник «Диагнозы»

Рисунок 25 – Справочник «Сотрудники»
ИС позволяет строить следующие отчеты:
запись к врачу на выбранный период;
статистика работы врачей на выбранный период;
сведения о количестве оказанных услуг на выбранный период.
Примеры отчетов представлены на рисунках 26-28.

Рисунок 26 – Отчет «Запись к врачу на выбранный период»

Рисунок 27 – Отчет «Статистика работы врачей на выбранный период»

Рисунок 28 – Отчет «сведения о количестве оказанных услуг на выбранный период»
При необходимости отчет можно экспортировать в MS Excel.

ЗаключениеВ данной курсовой работе разработана информационная система для регистратора больницы.
Результатом проекта явилось создание приложения для работы с базой данных, которое позволяет вести учет деятельности регистратора больницы: учет врачей и пациентов, электронная карта пациента, запись на анализы, обследования и прием врача. Автоматизированный вариант решения задачи позволил:
наиболее эффективным образом модифицировать технологию учета деятельности медицинского учреждения;
вести учет деятельности регистратора больницы;
вести учет пациентов и хранить сведения о их здоровье в электронной карте пациента;
снизить трудовые затраты сотрудников регистратуры и медсестер, которые вносят данные о здоровье пациентов в ИС;
сократить время обработки информации;
организовать удобный и оперативный поиск информации;
устранить многократное дублирование информации;
максимально сократить количество бумажных документов;
облегчить получение различных аналитических отчетов.
В процессе выполнения работы подробно рассмотрены особенности разработки информационной системы, дана характеристика входной и выходной информации, построена ER-диаграмма, логическая и физическая модель базы данных. Рассмотрен визуальный интерфейс разработанной информационной системы. Описаны наиболее интересные участки кода.
Все поставленные задачи выполнены в полном объеме. Цель курсовой работы достигнута.

Список литературыБаканов М.И., Шеремет А.Д. Теория проектирования баз данных: Учебник. – М.: ИНТЕР, 2014. – 189 с.
Емельянова А.Н. Проектирование информационных систем. М..: Форум, 2013. – 325 с.
Тарасов С., Разработка приложений на языке C#. М.: Соломон, 2015. – 320 с.
Коротков Э.М. Разработка баз данных: учебник. - 2-е изд. – М.: ИНФРА - М, 2012. – 398 с.
Михеева В.Д., Харитонова И.А. Программирование C#. – СПб.: ПИТЕР, 2014. – 374 с.
Официальная справочная система MS Visual Studio. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.support.microsoft.com/Сайт MS SQL Server [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mssqlserver.com