Архитектура корпоративной информационной системы Уп равления учебным процессом в вузе

Алгоритм реализован на языке php в стандартной операционной системе. В связи со сложностью вычисления интегрального критерия для работы системы составления оптимального расписания предполагается использовать суперЭВМ университета.

Таким образом, в процессе создания автоматизированной системы составления расписа-

ния были выбраны основные частные критерии, характеризующие негативные элементы системы ("окна" и значение переходов (расстояние) между аудиториями), назначены весовые характеристики, учтены основные требования (ограничения, предпочтения и приоритеты преподавателей и студентов) и составлен интегральный критерий, позволяющий оценить оптимальность результата составления расписания.

список литературы

1. Зверев Г.Н. Теоретическая информатика и ее основания. В 2 т. Т. 2. М.: Физматлит. 2009. 576 с.

2. Галузин К.С. Математическая модель оптимального учебного расписания с учетом нечетких предпочтений: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. Пермь. 2004. 148 с.

УДК 658.012: 004.42

Ю. А. Голландцев, В.А. Дубенецкий

архитектура корпоративной информационной системы управления учебным процессом в вузе

Информационные системы планирования и управления ресурсами производства, видами поставок комплектующих изделий и исходных материалов класса MRP/ERP подтвердили свою эффективность при использовании в хорошо формализованных средах, к которым относится промышленное производство. Возникает естественное желание рассмотреть особенности применения систем класса MRP/ERP в слабо формализованных средах, к которым относится образовательный процесс в вузах. Под MRP/ ERP соответственно понимаем Manufacturing Requirement Planning и Enterprise Resource Planning.

Любая система класса MRP/ERP рассчитана на множество реализаций и развитие во времени. Поэтому каждая информационная система строится как специализированный инструментарий для реализации проектных решений в области

управления предприятием и имеет большое количество параметров настройки. Кроме того, у каждой системы есть свои развитые средства программирования и настройки. Проблема заключается в том, какие классы моделей предприятия используются в качестве основы для настройки и какими средствами осуществляется такая настройка.

Настройку системы под конкретный проект внедрения желательно выполнять в рамках параметризации периода исполнения. Обеспечить такие возможности позволяет подход, основанный на динамическом описании модели организации и использовании ее в качестве основы для обеспечения нужных свойств конкретной реализации.

Одна из проблем внедрения ЕКР-системы связана с тем, что разработанное программное обеспечение не способно справиться со значи-

тельным потоком изменений, порождаемых как новыми проектами внедрения, так и сопровождением уже внедренных проектов. Для построения корпоративной информационной системы (КИС) управления вузом проблемы, связанные с потоком изменений, только усиливаются. Проблему изменений частично предлагается решить путем построения архитектуры КИС, основанной на моделировании абстрактных моделей.

В данной статье рассматриваются варианты практической реализации проектных решений по информационной поддержке задач управления учебным процессом в среде ЕЯР-системы "РЕСУРС", использующей объектное представление модели предметной области и обладающей необходимыми инструментами для ее реализации.

Характеристика инструментальных средств ERP-системы

В отличие от других корпоративных информационных систем ядро системы "РЕСУРС" построено не на базовой модели предметной области, а на совокупности базовых абстрактных моделей (БАМ). Это решение обеспечивает большую устойчивость к изменениям, чем решения, основанные на базовой модели предметной области.

Инструментальные средства периода исполнения для реализации КИС поддерживают полный набор сервисов для работы с такими моделями. Метаданные системы достаточно устойчивы при различных внедрениях. Модель предметной области для конкретного проекта внедрения может быть реализована без коррекции метаданных инструментальной системы. Реализация проекта внедрения осуществляется на основе разработанного Проекта внедрения и Метаданных для моделирования БАМ. Модель проекта создается в терминах БАМ, используя существующий Инструмент настройки. Данная модель индивидуальна для каждого проекта внедрения. Единый Исполнитель приложения обеспечивает реализацию необходимых функций путем интерпретации данных Модели проекта в терминах БАМ.

Этот подход приводит к тому, что разработанное программное обеспечение оказывается способным справиться со значительным потоком изменений, порождаемых как новыми проектами внедрения, так и сопровождением уже внедренных проектов.

При настройке Модели проекта для решения задач ведения спецификаций образовательных программ в инструментальной среде системы класса ERP "РЕСУРС" необходимо обеспечить ведение основной части нормативных данных для планирования и учета учебного процесса. Последовательность разработки и настройки модели следующая:

разработка структуры классов для ведения спецификаций образовательных объектов;

разработка и настройка проектных решений для ведения спецификаций образовательных программ, обеспечивающих управление их структурой и нормирования требуемых ресурсов;

разработка и настройка бизнес-логики управления состояниями образовательных программ и их компонентов.

Формирование структуры классов для ведения спецификаций образовательных объектов

Важной частью проектных решений является разработка структуры классов-сущностей, позволяющей описать нормативные данные. В [1] дано описание отдельных проектных решений по моделированию объектов для целей информационной поддержки управления образовательным процессом. Инструментарий используемой ERP-системы позволяет непосредственно настроить структуру классов в соответствии с требованиями проекта. Результаты настройки проектных решений по структуре классов в рамках рассматриваемого примера представлены на рис. 1. Настройку выполняют в соответствии с проектом внедрения, используя инструментарий ERP-системы. Введение класса-сущности Образовательные объекты обеспечивает необходимую однородность для спецификации состава и содержания образовательных программ и их компонентов. Конкретизация обеспечивает необходимое разнообразие подклассов образовательных объектов.

На основе использования механизма дополнительных характеристик выполняется настройка состава атрибутов каждого из введенных компонентов в соответствии с проектом внедрения. На рис. 2 представлен пример формирования состава дополнительных атрибутов для класса-сущности Дисциплина.

Рис. 1. Пример настройки схемы классификации

кисоб.и*

Рис. 2. Пример формирования состава дополнительных атрибутов

Дополнительная характеристика Цели дисциплины: Компетенции позволяет формировать списки компетенций для описания целей конкретной дисциплины. Класс-сущность Компетенции предварительно добавлен в схему классификации вместе со своей частью схемы классификации.

Разработка и настройка проектных решений для ведения спецификаций образовательных программ

Для спецификации структуры и норм расхода ресурсов применяется классическая иерархическая операционно-ресурсная модель изделия. Каждая строка спецификации Образовательной программы или ее компонента содержит ссылку на входящий компонент и необходимые нормативные данные о расходе ресурсов. Чтобы решить проблему групповых спецификаций, допускающих построение вариантов путем выбора одной строки из заданного подмножества взаимоисключающих строк, используется механизм допустимых замен. Пример первого уровня спецификации конкретной образовательной программы представлен на рис. 3.

В состав образовательной программы включены соответствующие циклы дисциплин, профессиональная работа по направлению, две практики и магистерская диссертация. Первый цикл дисциплин допускает выбор одного из четырех циклов, которые описаны как допустимые замены. Третий цикл дисциплин допускает выбор одного из двух вариантов. На данном уровне требуемые ресурсы описаны неявно в виде количества компонентов в составе, равного единице.

Каждый цикл дисциплин может быть представлен в виде соответствующих строк спецификации, часть из которых ссылается на дисциплины. Данный подход к формированию спецификации может быть применен к компоненту любого подкласса сущности Образовательный объект. Состав и структура подклассов на этапе реализации проекта и сопровождения открыты для изменений группе сопровождения КИС.

Для описания операций обучения в проектном решении и настройке системы выделен класс-сущность Технологические операции обучения и его подклассы: аудиторные занятия; лабо-

Рис. 3. Пример формирования спецификации образовательной программы

раторные занятия;руководство; контроль знаний и аттестация; прочие операции обучения.

Данную структуру, как и приведенные ранее, следует рассматривать в качестве тестовой версии. Разработка структуры классов требует выполнения дополнительной серьезной аналитической и проектной работы. Однако если такая схема разработана, то ее реализация в среде ЕЯР-системы, как показано, может быть выполнена путем настройки достаточно быстро.

В соответствии с моделью, принятой в применяемой ЕЯР-системе, строка спецификации любого компонента продукции может относиться к описанию, и состава, и технологической операции. По умолчанию принято, что все компоненты, не являющиеся операциями и расположенные выше данной, рассматриваются как необходимые ресурсы для этой операции. Кроме того, операционная строка спецификации содержит данные об ответственном подразделении, норме времени на выполнение операции. Предлагается поле Тпз (подготовительно-заключительное время) использовать для указания объема академических часов (ак. ч), выделяемых на выполнение соответствующей

операции обучения. Поле Тосн (штучное время) предлагается использовать для указания нормы времени по операции в расчете на одного обучающегося (ак. ч/студ.). Пример операционной спецификации для элемента сущности Тема представлен на рис. 4.

В соответствии с разделом "Распределение учебных часов по темам, видам занятий и видам самостоятельной работы" рабочей программы дисциплины на тему Корпоративные информационно-управляющие системы выделены следующие временные ресурсы: проведение лекций — 1 ак. ч; проведение практического занятия — 1 ак. ч; самостоятельная работа — 1 ак. ч.

С целью задания относительного времени выполнения работ по обучению для соответствующих компонентов образовательной программы введен атрибут Относительное время проведения: Точка графика. В соответствии с проектом сущность Точка графика имеет четыре атрибута:

семестр в точке: Номер семестра; неделя в семестре: Номер недели; день в точке: День недели; учебная пара в точке: Учебная пара.

Рис. 4. Пример спецификаций операций обучения по конкретной теме дисциплины

Каждая точка представляет нужный относительный временной интервал в соответствии с требуемым уровнем дискретизации. Приведенный пример спецификации образовательной программы позволяет применить к ней весь набор сервисов ЕЯР-системы для работы со спецификациями изделий, в частности:

расчет трудоёмкости изделия (образовательной программы, дисциплины и др.) с разделением по подразделениям и группам технологических операций (обучения) временным интервалам, группам дисциплин, дисциплинам, требуемому оборудованию и другим характеристикам;

подготовку разнообразных отчетных документов (с использованием генератора отчетов можно разработать процедуры формирования всего перечня необходимых документов);

включение экземпляров образовательных программ в планы вуза и расчета требуемых ресурсов на их реализацию;

использование спецификаций при расчете расписания занятий;

использование спецификаций и развернутых расписаний для учета учебной работы.

При формировании плана обучения в учебный процесс одновременно могут быть запущены несколько различных вариантов образовательных программ.

Настройка бизнес-логики управления состояниями образовательных программ и их компонентов

С целью отслеживания и управления состояниями элементов классов в рассматриваемой ЕЯР-системе используется модель управления потоками работ. Управление потоками работ -важная часть проектных решений и реализации. Чтобы использовать эти возможности, для каждого класса-сущности требуется разработать и настроить схему работ. Она основана на автоматной модели и позволяет управлять состоянием каждого элемента класса-сущности с использованием событий приложения и решений пользователей. Применение схем работ позволяет обеспечить разделение зон ответственности, прав доступа при выполнении различных работ с элементами, а также синхронизацию работ. В данной статье приведен пример настройки схемы работ для класса-сущности Образовательная

Рис. 5. Пример настройки схемы работ

программа (рис. 5). Форма для использования схемы работ представлена на рис. 3.

Следствием применения схем работ является возможность информационной поддержки процессов управления изменениями. Информационная поддержка процессов создания, согласования, ввода в действие и архивирования изменений обеспечивает корректность и актуальность всех данных КИС. В рассматриваемой системе механизмы управления изменениями могут быть применены к элементам каждого созданного класса-сущности.

Важная часть инструментария периода исполнения заключается в возможности настройки электронного документооборота на основе создания классификатора документов, шаблонов документов, схем работ для документов, привязки документов к другим компонентам, возможность создавать и модифицировать документы, генерируемые системой и регистрировать внешние документы.

Таким образом, показано, что при правильном выборе инструментальной системы реализация проектных решений по информационной

поддержке процессов управления учебным процессом может быть в основном выполнена путем соответствующей настройки модели предметной области в среде инструментальной системы. Но для использования этих возможностей нужен хороший проект внедрения.

Корпоративные информационные системы для вузов должны обладать высокой степенью устойчивости к текущим изменениям. Один из путей решения проблемы устойчивости КИС к изменениям - использование объектно-ориентированного подхода к моделированию предметной области и создание мощного инструментария периода исполнения, основанного на использовании абстрактных моделей.

Приведенные примеры подтверждают возможность эффективного использования сервисов ЕЯР-систем для реализации проектных решений по управлению учебным процессом. В целях эффективного использования сервисов ЕКР-си-стемы необходимо разработать полноценный проект внедрения с использованием адекватных моделей описания проектных решений.

список литературы

1. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции. М.: Анахарсис. 2002. 304 с.

2. Моисеев В.Б., Горбач С.П., Мошечков В.В.

Структурно-логические схемы специальностей как основа сетевой модели открытого образования: http:// www.e-joe.ru/sod/00/5_00/mo1.html

3. Булех Н.Л., Дубенецкий В.А., Золотов А.В., Филиппов С.Ж. Информационная система управления

производством "БАЗИС-РЕСУРС" (стандарт MRP-II) // Информационные технологии в машиностроении и судостроении: 7-я Всерос. науч.-практ. конф. / ЦНИИ РТК. СПб. 2006. С. 19-23.

4. Голландцев Ю.А., Дубенецкий В.А. О возможности применения информационных систем класса ERP для управления учебным процессом // НТВ СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2009. № 6.