Особенности создания умной инфраструктуры в вузе

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Абросимова М. А. АЬ^Шоуа М. А.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Информатика и ИКТ», ФГБОУВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

УДК 004.9

Развитие образования

Захаров А. В. ZakharovА. V.

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Информатика и ИКТ», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ УМНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

В ВУЗЕ

Исследуется актуальная проблема создания умных систем в обществе. В России, где первые умные решения появились в 90-х годах прошлого столетия, заметное распространение умных технологий наблюдается в последние 5-10 лет. В соответствии с ФЦП «Электронная Россия (2002-2010 годы)» и Государственной программой «Информационное общество (2011-2020 годы)», реализуются проекты умного здравоохранения, умного правительства, умного города, умного региона. Однако при внедрении умных сервисов на объектах различного назначения и масштаба существуют свои особенности и проблемы, связанные со структурой услуг, опытом информатизации деятельности, наличием готовых решений, условиями финансирования и пр.

В статье рассматриваются компоненты умной инфраструктуры, приводятся факторы сдерживания внедрения умной инфраструктуры в бизнесе и предпосылки внедрения умной инфраструктуры в высшем учебном заведении. На основе изучения, обобщения, анализа теоретического и практического материала открытых источников описаны особенности системы «Умный вуз». Показано, что создание системы «Умный вуз» опирается, с одной стороны, на апробированные в течение последних лет решения по построению умных офисов и домов, с другой стороны, специфика деятельности вуза требует усилий по внедрению умных сервисов учебного и внеучебного назначения, опирающихся на интернет вещей, в том числе учебного назначения. Сформулированы основные требования к системе «Умный вуз». Определены задачи построения умных ИТ-сервисов в вузе. В заключении отмечено, что в условиях реализации политики создания умных городов и регионов планомерные усилия вузов по реализации проекта «Умный вуз» могут найти поддержку государства и бизнеса.

Ключевые слова: умная инфраструктура, ИТ-инфраструктура, умный офис, умный город, информатизация образования, умные технологии в образовании, информационные системы вуза, мобильные приложения, ИТ-сервис, интернет вещей, IoT.

THE PECULIARITIES OF DEVELOPING SMART INFRASTRUCTURE IN A HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTION

The urgent problem of developing smart systems in the society has been researched. In Russia, where the first smart decisions appeared in the 90s of the last century, marked dissemination of smart technologies has been observed during the recent 5-10 years. In accordance with the

Development of educaton

Federal target program «Electronic Russia (2002-2010)» and the State program «Information society (2011-2020)» the projects of smart public health services, a smart government, a smart city and a smart region have been implemented. However, there are some peculiarities and problems, connected with the service structure, the computerization activity experience, availability of turnkey solutions, the terms of financing, etc. while introducing smart services at the objects of various assignments and scales.

The article considers the components of smart infrastructure. The restraining factors of introducing smart infrastructure in business and prerequisites for introducing it in a higher educational institution have been cited. On the bases of examining, generalization and the analysis of theoretical and practical materials of available resources, the peculiarities of the system «Smart higher educational institution» have been described. It has been shown that developing of the system «Smart higher educational institution» relies, on the one hand, on tested during the last years solutions concerning developing smart offices and houses. On the other hand, the specific character of a higher educational institution requires efforts in order to introduce smart services of educational and non-educational assignments, which are based on the internet of things, including those of educational character. The main requirements to the system «Smart higher educational institution» have been formulated. The tasks of developing smart IT-services at a higher educational institution have been defined. In conclusion it has been noted that in the conditions of the policy realization of introducing smart cities and regions, systematic and planned efforts of higher educational institutions concerning the realization of the project «Smart higher educational institution» may be supported by the government and business.

Key words: smart infrastructure, IT-infrastructure, smart office, smart city, education computerization, smart technologies in education, information system in a higher education institution, mobile applications, IT-service, the Internet of things, IoT.

В последнее десятилетия размытый образ умной экономики стремительно проясняется проектными решениями и внедрениями на российских предприятиях различных отраслей: энергетики, транспорта, водопользования, связи и пр. Живительными нитями информационно-коммуникационные технологии встраиваются и в механизмы обслуживания потребностей людей. Реализуются проекты умного здравоохранения, умного правительства, умного города. Однако при внедрении умных сервисов для граждан на объектах различного назначения и масштаба существуют свои особенности и проблемы, связанные со структурой услуг, опытом информатизации деятельности, наличием готовых решений, условиями финансирования и пр. В статье на основе изучения и обобщения теоретического и практического материала открытых источников ставится задача анализа структуры умных услуг, факторов сдерживания внедрения их в бизнесе, рассмотрения особенностей внедрения умных услуг в образовательном учреждении и на этой основе описания структуры умных услуг вуза.

Продвижение умных технологий для обслуживания специалистов и потребителей является трендом в современном бизнесе. Первые умные решения стали применяться в мире с середины 80-х годов XX века в компьютерных системах управления крупных транснациональных компаний, в первую очередь, японских [1]. Впоследствии появились комплексные решения для интеллектуализации объектов «Умное здание» и его разновидности: «Умный офис» и «Умный дом». Умные офисы предназначены для работы специалистов в офисах компаний. Умные дома — продукт для потребительского рынка, т.е. для оснащения интеллектуальными системами жилых помещений (загородных домов, квартир). В России умные услуги появились относительно недавно. Если к ним отнести простые решения на базе слаботочных систем, такие как открывание-закрывание штор, ворот, контроль периметра и пр., то это в последние 5-10 лет. В настоящее время для российского рынка умных технологий характерно: — преобладание решений для интеллектуального офиса, внедрение которых, по

оценкам экспертов, существенно повышает эффективность работы и окупается;

— расширение практики внедрения умных технологий в обслуживания жилых домов в городах на этапе строительства при ранее наблюдавшейся тенденции интеллектуализации загородных коттеджей;

— комплексность готовых решений, их модульность и возможность персонального конфигурирования.

Умная инфраструктура здания включает в себя два компонента: ИТ-инфраструктура и умные инженерные системы (рисунок 1). Умная инфраструктура предполагает возможность получения клиентом услуги в желаемой конфигурации с соблюдением требований безопасности без обращения к поставщику услуги. Средством обращения к услуге для клиента является планшет или моноблок с сенсорным экраном с набором приложений.

Несмотря на то что наметилась тенденция к снижению стоимости приобретения умной инфраструктуры за счет удешевления средств автоматики и микропроцессорной техники, на сегодня сдерживающим фактором при внедрении умной инфраструктуры в офисах и домах является финансовый. По

оценкам экспертов, средняя стоимость «Умного офиса», включающего минимум функциональных компонентов, составляет порядка $50 тыс. [2]. Но в условиях высоких темпов технологического развития элементы инфраструктуры быстро устаревают, требуют обновления, т.е. постоянных ежегодных дополнительных расходов. За годы продвижения проектов выявлено, что при действующих ценах на умную инфраструктуру экономически выгодно переводить на смарт-технологии средние и крупные по размеру объекты: офисы (или дома) численностью не менее 20—30 работающих (или квартир). Другим немаловажным обстоятельством является то, что окупаемость умной инфраструктуры составляет 5-8 лет. Для бизнеса, практикующего в условиях сегодняшней нестабильной экономики краткосрочное планирование в 2-3 года, вопрос внедрения умной инфраструктуры представляется рискованным.

Высшее учебное заведение как объект внедрения интеллектуальных технологий обладает рядом особенностей:

— в свете современных требований государства к вузу стать центром территории

ит-

инфраструктура

11 Умные

Н инженерные ,

Щ системы

Персональные компьютеры

ЛВС с широкополосным доступом в Интернет

Сервер, СХД или миниЦОД

Локальная АТС

Видеоконференцсвязь

Система энергоснабжения

Система водоснабжения

Система климатконтроля

Система освещения

Система контроля доступа

Система пожаротушения

Система видеонаблюдения

Рисунок 1. Умная инфраструктура здания

Development of educaton

создания инноваций вуз обязан разрабатывать и внедрять новейшие технологии;

— в условиях неблагоприятной демографической обстановки, нестабильной экономической ситуации и конкуренции на рынке образовательных услуг вуз имеет высокую мотивацию к повышению эффективности деятельности;

— вуз является крупной, длительно работающей на рынке организацией и имеет возможность в отличие от многих предприятий бизнеса выстраивать долгосрочные планы повышения эффективности деятельности;

— находясь в системе взаимоотношений с федеральными, региональными органами власти, вуз может рассчитывать на финансовую и организационную поддержку инициатив по внедрению умных решений [3]. Умный вуз — органичный элемент умного города и умного региона. Принимая во внимание масштабы организации и длительность процесса внедрения, финансовая поддержка государства может быть залогом успешности проекта;

— информационные ресурсы вуза накапливаются высокими темпами и находятся в постоянном пользовании у большого количества внутренних (студенты, преподаватели, сотрудники) и внешних (абитуриенты и партнеры) потребителей, что требует создания условий для стабильной работы информационных систем и эффективных решений по хранению, доступу и безопасности [4]. Базой таких решений могут стать умные технологии;

— вуз обладает высоким научным потенциалом для разработки и внедрения умных технологий.

Таким образом, вуз обладает необходимыми и достаточными условиями для успешного внедрения умных технологий, и имеет смысл определить контуры системы «Умный вуз», в т.ч. описать основные требования к системе и укрупненную классификацию умных сервисов в вузе, а также сформулировать основные задачи по внедрению умных ИТ-сервисов.

Система «Умный вуз» должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1) использовать лучшие практики по созданию умной инфраструктуры, накопленные к настоящему времени;

2) обеспечивать связь студентов, преподавателей, сотрудников, абитуриентов и партнеров посредством ИКТ;

3) использовать инновационные технологии, позволяющие повысить качество ИТ-услуг при экономии средств, в т.ч. мобильные технологии, облачные технологии и технологии виртуализации;

4) базироваться на данных, которые создаются системами, действующими на основе сети интернета вещей — IoT (Internet of Things). Сеть IoT объединяет посредством интернет взаимодействующие друг с другом разнообразные устройства, установленные стационарно и мобильные, в том числе личные. В качестве устройств используются периферийное компьютерное оборудование и датчики.

Переход на умную инфраструктуру в вузе — многоаспектный, затрагивающий как административно-хозяйственную, так и образовательную деятельность по всем ее направлениям.

Для управления административно-хозяйственной деятельностью применима приведенная выше инфраструктура умного здания (рисунок 1). В вузах уже используются локально некоторые умные услуги, например системы доступа в учебные корпусы и общежития, системы освещения, кондиционирования, закрывания штор в аудиториях. В таких случаях может рассматриваться вопрос о разработке интерфейсов для включения их в сеть IoT и к системе диспетчеризации здания. Как отмечают эксперты, в России следует ожидать масштабное развертывание сетей для Интернета вещей [5].

При создании умных ИТ-сервисов для образовательной деятельности целесообразно выделить ИТ-сервисы для внеучеб-ной и учебной деятельности (рисунок 2). Умные ИТ-сервисы для внеучебной деятельности востребованы в свободное время и доступны через смартфон. Умные ИТ-сервисы для учебной деятельности доступны в аудиториях вуза и используют

Рисунок 2. Умная инфраструктура вуза

умные устройства учебного назначения. Современным трендом в обеспечении учебного процесса является использование технологий дополненной и виртуальной реальности, опирающихся на новейшие цифровые устройства.

В вузе используется широкий спектр информационных систем различного класса, функционала, масштаба, платформы [6]. По оценкам экспертов, несмотря на большой опыт в автоматизации деятельности, для российских вузов характерен недостаточный уровень практической готовности к внедрению мобильных технологий [7]. Для создания умных ИТ-сервисов для образовательной деятельности требуется разработка соответствующей модели. Определение ее параметров и функций требует решения основных задач, представленных ниже.

Определение перечня и целей внедрения умных ИТ-сервисов внеучебного назначения, которые вуз может оказывать студентам, преподавателям и сотрудникам. Пример перечня умных ИТ-сервисов внеучебного назначения в вузе приведен в таблице 1.

Определение перечня и целей внедрения умных сервисов и умных устройств учебного назначения для включения их в сеть 1оТ, например интерактивные доски, планшеты в лабораториях, устройства для допол-

ненной реальности (AV) (смартфоны, планшеты, смарт-очки, включающие сенсорную панель, камеру и LED-дисплей) и виртуальной реальности (VR) (смартфоны, планшеты, камеры). По оценкам экспертов, особый интерес к технологиям AR и VR ожидается со стороны медицинских и инженерных вузов для проведения практических и лабораторных занятия в виртуальном пространстве [8].

Выбор платформы для создания умных ИТ-сервисов вуза. Свои решения предлагают, например, Cisco, Microsoft.

Описание характеристик мобильного портала вуза, мобильных приложений для доступа к умным ИТ-сервисам вуза внеучебного и учебного назначения. Мобильный портал доступа к умным ИТ-сервисам должен быть интегрирован с корпоративной системой вуза.

Описание сервиса распространения мобильных приложений для доступа к умным ИТ-сервисам вуза через магазины приложений для пользователей, в т.ч. внешних (абитуриентов и партнеров вуза).

Вывод

Таким образом, создание системы «Умный вуз» опирается, с одной стороны, на апробированные в течение последних лет

Development of educaton

Таблица 1. Примерный перечень умных ИТ-сервисов внеучебного назначения

Сервис Цель для потребителя сервиса

Заказ учебной литературы по дисциплине Получить информацию о наличии и времени исполнения заказа Сокращение сроков обслуживания, сокращение потерь фонда

Запись на консультацию к преподавателю Получить информацию о дате, времени и месте консультации Контроль трудовой дисциплины

Запись к врачу в студенческой поликлинике Получить информацию о дате и времени приема Формирование истории обращений к врачу

Заказ и оплата меню в студенческой столовой Получить информацию о меню и прейскуранте столовой и расплатиться со специального расчетного счета Сокращение сроков обслуживания, обеспечение диеты

Заказ и оплата бытовых услуг (прокат спортивного инвентаря, бытовых приборов и пр ) Получить информацию об услугах и прейскуранте бюро и расплатиться со специального расчетного счета Сокращение сроков обслуживания, привлечение к здоровому образу жизни

Геолокация по корпусам университета и кампусу Оптимизация маршрута Оперативное управление, контроль безопасности

решения по построению умных зданий. С другой стороны, специфика деятельности вуза требует усилий по внедрению умных сервисов учебного и внеучебного назначения, опирающихся на интернет вещей, в том числе учебного назначения. Для успешной реализации требуется проработка модели создания умных ИТ-сервисов вуза, учитывающая его потребности и возможности.

Создание умной инфраструктуры в вузе в настоящее время сдерживается определенной инертностью и консерватизмом сферы образования, недостаточным финансирова-

Список литературы

1. Электронный ресурс. Режим доступа http://www.cnews.ru/reviews/free/smarthouse/ articles/market.shtml.

2. Электронный ресурс. Режим доступа http://www.cnews.ru/reviews/free/smarthouse/ articles/clever_offices.shtml.

3. Габидуллина Э.В., Никонова С.А. Роль управления процессом взаимодействия науки, образования и экономики в современной региональной системе подготовки кадров // Вестник Поволжского государственного университета сервиса. Серия: Экономика. 2016. № 1 (43). С. 64-70.

4. Абросимова М.А. Проблема эффективности информационных ресурсов вуза // Перспективы развития информационных технологий. 2015.№ 24. С. 126-130.

нием, а также отсутствием комплексных решений, учитывающих специфику деятельности вуза. Однако задача по созданию единой образовательной среды, поставленная президентом перед правительством и региональными администрациями, с одной стороны, и активно продвигаемая государством и поддерживаемая бизнесом политика создания умных городов и регионов, с другой, позволяют надеяться, что планомерные усилия вузов в реализации проекта «Умный вуз» найдут поддержку заинтересованных сторон.

5. Электронный ресурс. Режим доступа: http://iotconf.ru/ru.

6. Абросимова М.А., Валиев Ш.З. Управление информационными ресурсами в вузе // Вестник Уфимского государственного университета экономики и сервиса. 2016. № 2. С. 130-135.

7. Иванченко ДА., Попов С.О., Хмельков И.А. Мобильные устройства и сервисы в высшем образовании: основные барьеры и направления развития // Дистанционное и виртуальное обучение. 2013. № 12. С. 38-48.

8. Электронный ресурс. Режим доступа http://lpgenerator.ru/blog/2016/05/13/ dopolnennaya-realnost-vs-virtualnaya-realnost-chto-vygodnee-dlya-biznesa/#ixzz4P7397zJC.

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

References

1. Electronic resource. The access mode: http://www.cnews.ru/reviews/free/smarthouse/ articles/market.shtml.

2. Electronic resource. The access mode: http://www.cnews.ru/reviews/free/smarthouse/ articles/clever_offices.shtml.

3. Gabidullina E.V., Nikonova S.A. The Role of the Process Managing of Science, Education and Economy Interaction in the Modern Regional System of Personnel Training // The Bulletin of Volga State University of Service. Series: Economics. 2016. № 1 (43). P. 64-70.

4. Abrosimova M.A. The Problem of Efficiency of Information Resources in a Higher Educational Institution. 2015. № 24. P. 126-130.

Развитие образования

5. Electronic resource. The access mode: http://iotconf.ru/ru.

6. Abrosimova M.A., Valiev Sh.Z. The Management of Information Resources in a Higher Educational Institution // The Bulletin of Ufa State University of Economics and Service. 2016. № 2. P. 130-135.

7. Ivanchenko D.A., Popov S.O., Hmelkov I.A. The Mobile Devices and Services in Higher Education: The Main Barriers and Directions of Development // Distance and Virtual Learning. 2013. № 12. P. 3S-4S.

S. Electronic resource. The Access Mode: http://lpgenerator.ru/blog/2016/05/13/ dopolnennaya-realnost-vs-virtualnaya-realnost-chto-vygodnee-dlya-biznesa/#ixzz4P7397zJC.