Современные технологии создания и организации автоматизированных информационных систем на примере кафедры АиСу, омгупс

 Для потребителей услуг информационно–коммуникационных технологий кафедры АиСУ (студенты, преподаватели, руководство) имеют значение следующие компоненты: оборудование, ПО, сопровождение и поддержка средств ИТ, информационные ресурсы и т.д.

Данные о студентах, программах, специальностях, преподавателях, дипломниках, аспирантах и т.д. хранятся на сервере в виде таблиц MS Excel, либо обычных текстовых файлов.

На рисунке 2.2 представлен рост этого файлового архива за последние семь лет.

Рисунок 2.2 – Рост файлового архива кафедры

Очевидно, что за последние семь лет размер файлового архива увеличился более чем в 4 раза, что делает его менее удобным в использовании, наличие большого количества файлов с устаревшими, либо неверными данными делает работу сотрудников менее эффективной.

Резюмируя сказанное, следует отметить, что, несмотря на наличие необходимого мощного оборудования, автоматизация производственных процессов предприятия (ведение списков студентов, преподавателей, сотрудников, дипломников, составление расписания занятий для студентов и преподавателей, учебного плана и т.д.) отсутствует практически полностью.

2.3 Основные проблемы в организации информационных потоков

2.3.1 Проблема отсутствия структурированной базы данных

Необходимо реализовать информационную поддержку учебного процесса и организационной деятельности на кафедре АиСУ. База данных должна содержать:

– учебный план, расписание занятий;

– списки групп, выпускаемых кафедрой;

– списки аспирантов (с руководителями и темами исследований).

Исходя из процессов, которые происходят на кафедре и не являются автоматизированными, база данных должна обеспечивать:

  – составление расписания занятий на семестр (по группам);

– учебного плана (по семестрам) для каждого курса;

– расписания занятий для преподавателей;

– списка телефонов сотрудников;

– нагрузки по часам для преподавателей;

– списка научных кадров по научным направлениям;

– списков студентов–дипломников (по группам и по преподавателям).

Таким образом, в условиях ресурсных ограничений необходимы методы и подходы современного менеджмента в управлении. Важной проблемой является несостоятельность информационных механизмов деятельности кафедры АиСУ.

Решение вышеуказанных проблем позволит совершенствовать систему управления деятельностью кафедры АиСУ на основе внедрения современных информационных технологий.

2.3.2 Проблема целостности данных

Данные, которые накапливаются на сервере и рабочих станциях сотрудников кафедры, являются критичными для работы кафедры. При этом не уделяется должного внимания своевременному резервному копированию данных.

На данный момент резервирование происходит на сервере силами операционной системы Windows Server 2008. При этом необходимо заметить, что встроенные методы не позволяют гибко настраивать резервирование, а также нет штатной функции защиты данных от дублирования. Это приводит к очень неудобному процессу эксплуатации подсистемы резервирования данных.

Более того – не реализовано аппаратное резервирование. На сервере установлен один физический диск, что ставит под сомнение сохранность файлов резервного копирования в случае проблем с этим единственным жестким диском. В условиях ограниченных материальных ресурсов необходимо решить также и эту проблему.

3 Портфель инноваций

В третьей главе речь пойдет о разработке рекомендаций по управлению информационными процессами в рамках кафедры АиСУ. Необходимо решить проблемы, описанные выше.

3.1 Решение проблемы отсутствия структурированной базы данных

Приведем диаграмму, выражающую структуру базы данных «Кафедра», на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Структура отношений кафедры вуза

База данных «Кафедра» создается для информационной поддержки учебного процесса и организационной деятельности на кафедре вуза. БД должна содержать учебный план, расписание занятий, списки групп, выпускаемых кафедрой, списки аспирантов (с руководителями и темами исследований) и предоставлять возможность получать разнообразные отчеты. В соответствии с предметной областью система строится с учетом следующих особенностей:

– сотрудники (преподаватели) кафедры проводят занятия в соответствии с расписанием занятий;

– каждый преподаватель обычно проводит занятия по нескольким предметам и для различных групп;

– в группе обучается некоторое число студентов;

– студенты последнего курса защищают диплом по выбранной ими теме. При подготовке дипломного проекта к каждому студенту прикрепляется руководитель из числа преподавателей;

– для каждой группы разрабатывается учебный план, в котором указываются предметы, количество часов, преподаватель, который будет проводить занятия, а также форма проверки знаний по данному предмету (зачет или экзамен);

– студенты, получившие диплом могут продолжать обучение на кафедре в качестве аспирантов. При этом они определяют научное направление своей деятельности, и им также назначается руководитель из числа преподавателей (сотрудников кафедры);

– каждому сотруднику может быть назначено несколько аспирантов, и несколько студентов–дипломников.

Система создается для обслуживания следующих групп пользователей: руководители кафедры, преподаватели, аспиранты, студенты.

Определим границы информационной поддержки пользователей:

– функциональные возможности:

1) ведение БД;

2) обеспечение логической непротиворечивости БД;

3) обеспечение защиты данных от несанкционированного или случайного доступа (определение прав доступа);

4) реализация наиболее часто встречающихся запросов в готовом виде;

5) предоставление возможности сформировать произвольный запрос на языке манипулирования данными.

– готовые запросы:

1) расписания занятий на семестр (по группам);

2) учебного плана (по семестрам) для каждого курса;

3) расписания занятий для преподавателей;

4) списка телефонов сотрудников;

5) нагрузки по часам для преподавателей;

6) списка научных кадров по научным направлениям;

7) списков студентов–дипломников (по группам и по преподавателям).

3.1.1 Выбор СУБД и требования к аппаратному обеспечению

Анализ информационных задач показывает, что для реализации требуемых функций подходят почти все СУБД для ПЭВМ (FoxPro, Clipper, MS Access и др.).

Для реализации данной базы данных была выбрана СУБД MS Access.

Microsoft Access – это функционально полная реляционная СУБД. В ней предусмотрены все необходимые средства для определения и обработки данных, а также для управления ими при работе с большими объемами информации [8]. Базы данных Microsoft Access принадлежат к типу реляционных баз данных. В таких базах данных сведения, относящиеся к различным вопросам, сохраняются в отдельных таблицах. Возможность вывода информации из базы данных обеспечивается указанием соотношений между объектами. Что касается легкости использования, то Microsoft Access совершил здесь настоящий переворот, и многие для создания своих собственных баз данных и приложений обращаются именно к нему.

Данная СУБД не требовательна к ресурсам и может функционировать на любом современном компьютере с установленной операционной системой Windows 2K и следующих версиях Windows.

Для формулирования требований к аппаратному обеспечению  необходимо знать (хотя бы ориентировочно) объем работы кафедры (т.е. количество студентов, аспирантов), а также иметь представление о характере и интенсивности запросов.

Объем внешней памяти, необходимый для функционирования системы, складывается из двух составляющих: память, занимаемая модулями СУБД (ядро, утилиты, вспомогательные программы), и память, отводимая под данные (МД). Наиболее существенным обычно является МД. Объем памяти МД, требуемый для хранения данных, можно приблизительно оценить по формуле

где li – длина записи в i–й таблице (в байтах), Ni – примерное (максимально возможное) количество записей в i–й таблице, Na – количество записей в архиве i–й таблицы. Коэффициент 2 перед суммой нужен для того, чтобы выделить память для хранения индексов, промежуточных данных, для выполнения объемных операций (например, сортировки) и т.п.

Посчитаем приблизительно, какой объем внешней памяти потребуется для хранения данных. Примем ориентировочно, что:

– одновременно в вузе обучается 100 групп;

– в группе обучается 30 студентов (по 0,3К на каждого студента);

– на кафедре работает около 30 сотрудников (по 0,2К);

– на кафедре обучается около 20 аспирантов (по 0,2К);

– расписание занятий для каждой группы составляется на 6 дней, около 4 пар в день (по 0,2К на каждое занятие в расписании);

– учебный план составляется на 5 курсов для каждого семестра, в каждый семестр включается около 15 предметов (по 0,2К на каждый предмет);

– устаревшие данные переводятся в архив.

Тогда объем памяти для хранения данных за первый год примерно составит: Mc =2(100*0,2+100*30*0,3+30*0,2+20*0,2+6*4*0,2+5*2*15*0,2) = 1990 Кб  1,9 М.

Объем памяти будет увеличиваться ежегодно на столько же при сохранении количества студентов и сотрудников. Объем памяти, занимаемый программными модулями пользователя, обычно невелик по сравнению с объемом самих данных, поэтому может не учитываться. Требуемый объем оперативной памяти определяется на основании анализа интенсивности запросов и объема результирующих данных.

3.1.2 Внутренняя структура базы данных и интерфейс

Приведем схему отношений базы данных с указанием ключей на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Окончательная схема базы данных кафедры вуза

Главное окно программы приведено на рисунке 3.3, оно позволяет перейти к следующим окнам: справочники, сотрудники, аспиранты, группы, учебный план, расписание занятий, дипломные работы, отчеты.

Рисунок 3.3 – Главное окно программы

Окно «Справочники» (рисунок 3.4) позволяет перейти к редактированию редко изменяемой информации: предметы, аудитории,  научные направления, ученые степени, должности.

Рисунок 3.4 – Справочники

Рисунок 3.5 – Сотрудники

Рисунок 3.6 – Аспиранты

Рисунок 3.7 – Группы

Рисунок 3.8 – Учебный план

Рисунок 3.9 – Расписание занятий

Рисунок 3.10 – Дипломные работы

Как можно видеть из приведенных выше скриншотов, данное программное обеспечение охватывает все требующиеся информационные потоки, которые необходимо было автоматизировать.

3.2 Решение проблемы целостности данных

Сегодня становится понятным, что использование штатных средств резервирования данных уже недостаточно, а ручное копирование на флэш–карту не является удобным и надежным механизмом обеспечения целостности данных. В связи с этим необходимо разработать и внедрить новую схему резервирования – гибкую, удобную и бесплатную.

3.2.1 Разработка архитектуры решения

Исходя из того, что требуется бесплатное решение, рассмотрим следующие варианты:

– установка на сервер бесплатного программного обеспечения, которое поддерживает функцию распределенного хранения бэкапов. То есть схема следующая: с сервера рассылаются файлы бэкапа на несколько компьютеров для хранения;

– установка на сервер бесплатного программного обеспечения, которое поддерживает функцию хранения данных в «облаке», то есть на удаленном хранилище в интернете.

Рассмотрим достоинства и недостатки обоих вариантов. Первый вариант удобен тем, что не требует подключения к интернету, однако неудобен тем, что в самой сети становится слишком много служебного трафика. Есть еще несколько менее значимых минусов, однако в контексте данной проблемы их можно не рассматривать.

Второй «облачный» вариант является отличной альтернативой первому, а также уже существующему вариантам архитектуры комплекса резервирования данных.

К достоинствам можно отнести высокую надежность, доступность и защищенность бэкапов, хранящихся в облаке. Минусом будет необходимость подключения к интернету, однако сегодня наличие интернета и несколько точек доступа к провайдерам – это джентльменский набор любого серьезного предприятия.

Выберем второй вариант, как наиболее современный, инновационный и отвечающий требованиям кафедры.