Размещено на http://allbest.ru

Введение

В современном обществе стали популярные услуги по обучению вождению. Такие услуги пользуются спросом в любое время года и в любом городе. Уметь водить автомобиль и иметь отменные навыки вождения считается для современного человека обязательным умением, позволяющим быть мобильным.

В поисках действительно качественных услуг по обучению вождения жители города выбирают автошколы, оборудованные по последнему слову техники, имеющие опытных инструкторов, отменный автопарк и безупречную организацию процесса обучения. Весьма популярным в последнее время стали услуги обучения навыкам экстремального вождения, которые предлагают современные автошколы.

Наиболее эффективный способ размещение рекламы для автошколы- объявления на остановках, столбах и общественном транспорте.

С каждым годом спрос на обучение вождению растет.

Качество обучения вождению в автошколах и особенно эффективность использования научно- педагогического потенциала зависят в определенной степени от уровня организации учебного процесса.

Одна из основных составляющих этого процесса - расписание занятий - регламентирует трудовой ритм, влияет на творческую отдачу преподавателей, поэтому его можно рассматривать как фактор оптимизации использования ограниченных трудовых ресурсов - преподавательского состава. Формирования расписания занятий это сложный трудоёмкий процесс, требующий много времени и полный набор определенной информации. Методисты, которые занимаются непосредственно формированием расписания, должны быть хорошо осведомлены всей необходимой для работы информацией. Ведь, формирование оптимального расписания во многом зависит от достоверности и полноты предоставляемой информации. Информация, на основе которой составляется расписание, должна отвечать всем требованием, а именно быть актуальной, полной, достоверной.

Для улучшения и совершенствования внутреннего порядка такой организации необходимо учитывать многие факторы и показатели. Если посмотреть поверхностно на организацию работы автошколы, то зачастую возникает проблема организационного характера, включающая в себя многие факторы. Из-за большого спроса на обучения возникает проблемы с нехваткой современно оснащенных автомобилей, квалифицированных автоинструкторов, специализированных автодромов - всё это тормозит ход обучения. Ведь для многих учеников целью является «накатать» как можно больше часов и тем самым чувствовать себя уверенным на дорогах города, а сделать это можно только при большом количестве практикумов. Так что основной задачей является оптимизировать расписание практических занятий.

1. Предпроектное обследование

1.1 Описание предметной области

В современном обществе стали популярными услуги по обучению вождению. Такие услуги пользуются спросом в любое время года и в любом городе. Уметь водить автомобиль и иметь отменные навыки вождения считается для современного человека обязательным умением, позволяющим быть мобильным.

В поисках действительно качественных услуг по обучению вождения жители города выбирают автошколы, оборудованные по последнему слову техники, имеющие опытных инструкторов, отменный автопарк и безупречную организацию процесса обучения. Весьма популярным в последнее время стали услуги обучения навыкам экстремального вождения, которые предлагают современные автошколы.

Наиболее эффективный способ размещение рекламы для автошколы- объявления на остановках, столбах и общественном транспорте.

С каждым годом спрос на обучение вождению растет.

Качество обучения вождению в автошколах и особенно эффективность использования научно- педагогического потенциала зависят в определенной степени от уровня организации учебного процесса.

Одна из основных составляющих этого процесса - расписание занятий - регламентирует трудовой ритм, влияет на творческую отдачу преподавателей, поэтому его можно рассматривать как фактор оптимизации использования ограниченных трудовых ресурсов - преподавательского состава. Формирования расписания занятий это сложный трудоёмкий процесс, требующий много времени и полный набор определенной информации. Методисты, которые занимаются непосредственно формированием расписания, должны быть хорошо осведомлены всей необходимой для работы информацией. Ведь, формирование оптимального расписания во многом зависит от достоверности и полноты предоставляемой информации. Информация, на основе которой составляется расписание, должна отвечать всем требованием, а именно быть актуальной, полной, достоверной.

Для улучшения и совершенствования внутреннего порядка такой организации необходимо учитывать многие факторы и показатели. Если посмотреть поверхностно на организацию работы автошколы, то зачастую возникает проблема организационного характера, включающая в себя многие факторы. Из-за большого спроса на обучения возникает проблемы с нехваткой современно оснащенных автомобилей, квалифицированных автоинструкторов, специализированных автодромов - всё это тормозит ход обучения. Ведь для многих учеников целью является «накатать» как можно больше часов и тем самым чувствовать себя уверенным на дорогах города, а сделать это можно только при большом количестве практикумов. Так что основной задачей является оптимизировать расписание практических занятий.

1.2 Описание автомобильной школы «Светофор»

Юношеская автомобильная школа «Светофор», находится по адресу, г. Черкесск, ул. Первомайская 17. Автомобильная школа имеет организационно правовую форму общества с ограниченной ответственностью.

Основная миссия школы «Светофор» - содействие гражданам Черкесска и других регионов Карачаево-Черкесской республики, в изучении правил безопасности дорожного движения и в обучении безопасному управлению транспортными средствами за счет современных и эффективных образовательных технологий, высокого профессионального уровня преподавательского состава.

Автомобильная школа «Светофор» является одной из старейших автошкол Черкесска. Её основы были заложены в 1990 году, когда была образована автошкола «АЛИС». В настоящее время в автошколе на постоянной основе работают более 25 инструкторов, школа имеет 3 тренировочные площадки, которые охватывают почти все районы города. Автошколой предлагается богатый спектр услуг.

С учетом новой дорожной обстановки, появлением интенсивных транспортных потоков и более скоростных автомобилей в корне изменилось обучение безопасному управлению автомобилем. Часами учить дорожные знаки и разбирать рисунки, начерченные мелом на доске - это архаизм. Современные формы и методы обучения, которые применяют преподаватели юношеской автомобильной школы «Светофор», на занятиях по ПДД, самостоятельные занятия в интерактивном учебном классе, все это позволяет быстро и легко усвоить учебный материал, как в теории, так и на практике, делают процесс обучения более интересным и эффективным. Как результат, слушатели Центральной автошколы успешно сдают экзамены в ГИБДД и в составе группы и в индивидуальном порядке.

Рассмотрим организационную структуру юношеской автомобильной школы «Светофор».

1.3 Организационная структура юношеской автомобильной школы «Светофор»

Организационная структура юношеской автомобильной школы представлена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Организационная структура автомобильной школы

Из представленной организационной структуры видно, что «фундамент» данной школы составляют 6 отделов. Каждый из которых имеет одну или несколько подструктур. Обозначим основные задачи решаемые каждым из отделов.

· Управленческий отдел - состоит из четырех работников (Директор, завуч, секретарь, бухгалтер).Решает общие управленческие задачи, контроль учебного процесса, контроль финансовых потоков, работа с клиентами, работа с компаньонами автошколы, ведение бухгалтерской отчетности;

· Диспетчерская служба - состоит из трех работников (Заведующий ДС, заместитель, методист), все три сотрудника главным образом заняты выполнением функций оперативного регулирования и контроля хода обучения и других видов деятельности автомобильной школы.

· Учебный отдел - состоит из множества сотрудников, в общем которых можно разделить на две группы (преподаватели теории, инструкторы). Решает задачи непосредственно ведения учебного процесса;

· Медицинский отдел - состоит из мед. работника, который проводит осмотры, инструкторов, и мед. сестры, которая оказывает первую помощь при возникновении у кого либо проблем со здоровьем;

· Технический отдел - состоит из группы механиков, которые занимаются обслуживанием автопарка юношеской автомобильной школы «Светофор»;

· Одел по охране - состоит из профессиональных охранников, которые занимаются поддержкой соблюдения порядка на всех территориальных единицах автошколы, и охраной их в ночное время суток.

Далее в работе будем рассматривать функционирование диспетчерской службы, так как основной задачей дипломного проекта состоит оптимизация процесса составления расписаний.

1.4 Обзор существующих систем

1.4.1 Программа для автоматического составления расписания «АРМ XXI»

Цель автоматизации работ по составлению расписания - повышение качества базового расписания, сокращение трудоёмкости его составления и текущих изменений.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора предназначено для формирования расписания в образовательных учреждениях различного уровня и форм обучения, текущего управления учебным процессом путем оперативного решения задачи размещения при изменении условии работы или других исходных данных.

Наиболее эффективно применение АРМ в ОУ со сложными требованиями к расписанию (большие или двухсменные школы, колледжи и др. , некоторые варианты учебного плана, специфика данного ОУ) .

Программа предоставляет возможности для учёта санитарно-гигиенических и педагогических требований к организации учебного процесса

Программный пакет работает на компьютерах, совместимых с IBM/PC XT/AT, под управлением операционной системы MS-DOS версии 5.0 и старше или Windows, обладает широкими возможностями, ориентирован на применение в ОУ различного профиля, систем обучения и вариантов учебного плана.

Число классов может достигать 70, число аудиторий - 100, предметов - 160, учителей 100.

В качестве основного источника исходных данных принят учебный план ОУ, на основе которого создается учебный план каждого класса. Недельная нагрузка классов и учителей определяется программой автоматически.

Предлагаемый программный пакет позволяет учитывать для классов:

- заданные дни занятий;

- допустимое число часов занятий в день и их расположение в сетке часов;

- желаемую или недопустимые последовательности предметов;

- недопустимые сочетания предметов в течение дня;

- требование к проведению занятий или занятий по определенному предмету в заданном помещении;

для учителей:

- заданные часы работы и методические дни;

- работу в одну или две смены;

- работу в группе с другим учителем (или с другими учителями);

- работу с группой классов;

a также:

- составлять расписание для преподавания одиночными и сдвоенными часами;

- автоматически определять сдвоенные часы по какому-либо предмету; при необходимости они могут быть разделены;

- осуществлять объединение и разделение классов, в том числе и одновременное;

- программно определять и обеспечивать в процессе составления расписания методические дни учителей; в зависимости от их нагрузки могут устанавливаться 2 и более методических дня;

- оперативно изменять расписание при болезни учителя; при этом могут быть использованы различные применяемые способы замены;

- директивно размещать некоторые уроки в определенные дни и часы.

- контролировать дневную нагрузку учащихся по возрастным группам с учётом сложности предметов;

- определять потребность ОУ в учителях в определенные дни и часы;

- определять потребность ОУ в кабинетах с целью разрешения конфликтных ситуаций и успешного составления расписания;

Таким образом, обеспечено достаточно полное описание структуры ОУ, аудиторного фонда, учебного процесса, принятой методики преподавания.

Введенные исходные данные проверяются программой; выявленные при этом ошибки и рекомендации по их устранению выдаются оператору. Выдается также разнообразная аналитическая информация, используемая для управления исходными данными и требованиями с целью разрешения конфликтных ситуаций.

Расписание может составляться в различных режимах:

- при заданных ограничениях на дни и часы занятий классов; при этом методические дни учителей определяются программой;

- при заданных требованиях к графику работы учителей; при этом дневная нагрузка каждого класса и часы его занятий определяются программой;

- при заданном (ограниченном) числе кабинетов; при этом дни и часы работы учителей и часы занятий классов определяются программой;

Задача решается автоматически до нахождения оптимального варианта решения; если автоматическое решение затруднено, оператору выдаются рекомендации по изменению исходных данных с целью успешного решения.

Использование АРМ оператора для составления и изменения расписания в ОУ существенно повышает производительность труда завуча и качество расписания, при сложных требованиях к нему, позволяет осуществлять оперативное управление учебным процессом, создает условия для повышения качества учебного процесса.

Программа позволяет получить качественное расписание, дает значительную экономию времени, выполняя практически все задачи, решаемые администрацией ОУ в процессе ручного составления расписания. При составлении расписания осуществляется автоматический поиск оптимального для Ваших данных варианта расписания; время решения составляет 1… 15 мин.

По окончании процесса составления Вы получаете следующие формы расписания: для классов; для преподавателей; для кабинетов; общее (т. н. "миллиметровка"). Все формы расписания можно просмотреть на экране, отредактировать или распечатать на бумаге (в т.ч. в Word и Eхсel ).

Программа "АРМ XXI" предназначена для составления расписания в образовательных учреждениях различных уровней и форм обучения. Особенно эффективно её применение в больших и двухсменных ОУ (Образовательных Учреждениях), при дефиците учебных помещений и других сложных требованиях(дни практики, специализации, заданные дни и часы преподавателей).

Программа автоматического составления расписания уроков апробирована и успешно эксплуатируется в ряде школ, лицеев, гимназий, колледжей Москвы, Московской области и других регионов России.

1.4.2 Программа для составления расписания «АСТРА»

Программа АСТРА (Автоматизированное СосТавление РАсписания) предназначена для применения в качестве инструмента при составлении расписания занятий в средних учебных заведениях различного профиля, которые работают в одну или две смены и в которых продолжительность цикла занятий в учебном процессе составляет одну неделю.

Программа позволяет освободить пользователя от утомительной работы по перебору вариантов расстановки занятий, значительно сократить сроки составления расписания, повысить его качество, упростить процесс оформления расписания, оперативно подобрать замены временно отсутствующим преподавателям.

Программа не требует от пользователя специфических знаний из области компьютерных технологий, единственное, что требуется - умение работать с клавиатурой.

Главная идея создания программы - ПОЛНОСТЬЮ освободить пользователя от ручной бумажной "комбинаторики".

Основные возможности программы:

· настройка на условия конкретного применения (см. Исходные данные);

· кабинетная и/или классно-урочная системы обучения (возможна их комбинация);

· любое количество учебных дней (от 1 до 6) как для учебного заведения в целом, так и для отдельных классов;

· 100-процентное размещение занятий в автоматическом режиме;

· настройка параметров распределения занятий;

· проведение занятий продолжительностью 1, 2 и/или 3 учебных часа;

· учет требований и ограничений по времени проведения занятий;

· учет гигиенических требований СЭС;

· учет запрещенных сочетаний предметов;

· учет сложности предметов для оптимального чередования занятий в течение учебного дня;

· учет индивидуальных требований и пожеланий преподавателей (свободные (методические) дни, время работы, закрепленные и альтернативные аудитории, допустимое количество "окон" и др.);

· программное определение свободных дней преподавателей;

· выдерживание параллелей для преподавателей;

· отсутствие "окон" у классов;

· разделение класса на несколько (до 4-х) групп и объединение нескольких (до 4-х) классов в поток по любым предметам, возможно одновременное разделение и объединение классов и/или групп классов;

· рациональное использование аудиторного фонда;

· ручная корректировка расписания после автоматической расстановки занятий (при необходимости);

· быстрый поиск замен временно отсутствующим преподавателям и ведение протокола замен.

Технология составления расписания.

После подготовки исходных данных работа составителя расписания сводится к действиям, укрупненная схема которых выглядит следующим образом:

1.Запуск расчетной процедуры.

2.Анализ результатов.

3.Корректировка исходных данных (при необходимости).

4.Переход на выполнение п.1 и повторение указанных действий до тех пор, пока не будет получен приемлемый вариант расписания.

Таким образом, процесс составления расписания является итерационным. С каждым шагом итерации пользователь все ближе продвигается к желаемому результату. Всю работу по перебору и поиску наиболее оптимальных вариантов размещения занятий выполняет программа, позволяющая благодаря эффективному алгоритму достичь 100% расстановки занятий в автоматическом режиме. При этом пользователь полностью освобождается от ручной расстановки занятий и занимается только корректировкой исходных данных (в основном - временных требований и ограничений) и оценкой полученных результатов.

Определить количество шагов итерации в каждом конкретном случае невозможно, тем более, что на первых шагах, как правило, устраняются разного рода ошибки, допущенные при подготовке исходных данных. Количество шагов зависит как от степени удовлетворенности качеством расписания, оцениваемым по различным критериям, так и от количества случаев возникновения конфликтных ситуаций, разрешаемых путем корректировки исходных данных (зачастую противоречивых).

Способы разрешения конфликтных ситуаций подробно описаны во встроенном руководстве.

В особо сложных случаях, когда размещение 100% занятий в автоматическом режиме затруднено, а также в случае, если полученное расписание обладает определенными недостатками, пользователь может дорасставить занятия вручную. Для этого в программе имеются удобные средства ручной корректировки расписания, позволяющие произвести все необходимые действия (снятие, вставка, перенос занятий и др.).

В программе АСТРА процесс составления расписания разбит на два этапа:

- на первом этапе производится распределение учебной нагрузки по дням недели с учетом заданных критериев оптимизации (см. Параметры распределения занятий) (составляется промежуточное расписание недели, в котором определяются дни проведения занятий, но еще не решается вопрос о часах их проведения);

- на втором этапе производится расстановка занятий по часам внутри каждого дня недели с учетом требований и ограничений по времени их проведения (составляется окончательное расписание дней).

Такой подход к решению задачи составления расписания дает возможность пользователю уже на первом этапе четко контролировать и вовремя обеспечивать выполнение ряда важнейших показателей качества расписания (равномерность распределения нагрузки классов и преподавателей, гигиенические требования СЭС и др.).

Соответственно в программе имеются две расчетные процедуры, для каждой из которых выполняются действия, описанные выше.

Время работы одной расчетной процедуры варьируется в пределах от нескольких секунд до нескольких минут. Оно зависит от быстродействия компьютера (определяющий фактор), объема исходных данных и сложности условий, заданных для составления расписания.

Любой вариант расписания (вместе с соответствующими исходными данными), как окончательный, так и полученный на промежуточном шаге итерации, может быть сохранен в архиве или на дискете и в любой момент восстановлен. Таким образом, в случае получения на очередном шаге итерации неудовлетворительного результата, можно легко вернуться к предыдущему промежуточному варианту расписания и продолжить работу над ним другим путем.

Дополнительные возможности программы:

· встроенное руководство (с примерами), одновременно являющееся контекстно-зависимой помощью по всем функциям программы;

· выдача разнообразной аналитической информации для разрешения конфликтных ситуаций;

· выдача гистограмм распределения нагрузки по дням учебной недели для классов, преподавателей и аудиторий;

· выдача гистограмм распределения суммы баллов СЭС по дням учебной недели для классов;

· быстрое обновление (восстановление) исходных данных при составлении новых расписаний;

· ведение архива расписаний (вариантов расписаний) вместе с соответствующими исходными данными;

· настройка параметров печати;

· резервное копирование/восстановление данных;

· парольная защита при входе в программу.

Исходные данные для составления расписания:

· списки предметов, аудиторий, преподавателей и классов, содержащие необходимые сведения;

· таблица разделения/объединения классов;

· таблица выдерживания параллелей;

· тарификация преподавателей (с возможностью установки различных параметров занятий).

Вместо вывода форм на печать возможен их вывод в текстовый файл в кодировке Windows-1251 или DOS (CP-866).

Примеры выходных форм содержатся в подкаталоге FORMS.OUT главного каталога программы.

Требования к компьютеру:

· компьютер любой конфигурации с тактовой частотой процессора не ниже 400 МГц (желательно 850...1600 МГц и выше);

· операционная система Windows 95/98/2000/Me или MS DOS версии 5.0 и выше;

· принтер - либо матричный EPSON-совместимый, либо струйный типа HP DeskJet или лазерный типа HP LaserJet фирмы Hewlett Packard. При печати на струйном или лазерном принтере непосредственно из программы никаких специальных драйверов для печати не требуется (даже при работе в среде "чистого" DOS) при условии подключения принтера к порту LPT1;

· для установки программы на жестком диске требуется 1,8 мегабайт свободного пространства.

Режим работы программы:

Программа работает в двух режимах: демонстрационном и рабочем (полнофункциональном) в соответствии с принципом SHAREWARE (условно-бесплатная программа).

После первоначальной установки на компьютер программа начинает работать в демонстрационном режиме. Этот режим отличается от рабочего режима тем, что в нем суммарное число запусков расчетных процедур на реальных данных ограничено (максимум 50). Все другие функции программы доступны в полном объеме. Указанного числа запусков вполне достаточно для того, чтобы составить, по крайней мере, одно рабочее расписание.

При работе с базой данных демонстрационного примера число запусков расчетных процедур не ограничено при условии неизменности тарификации преподавателей, остальные исходные данные (включая параметры занятий) можно изменять.

Все реальные исходные данные, подготовленные в демонстрационном режиме, а также результаты составления расписания, полученные в этом режиме, при переводе программы в рабочий режим сохраняются (база данных не изменяется).

Для перевода программы в рабочий режим необходимо ее зарегистрировать (в момент регистрации программа "привязывается" к компьютеру, на котором она установлена, и выдает свой регистрационный номер) и получить от распространителя (владелец авторских прав также является распространителем) персональный ключ (определенный набор буквенно-цифровых символов) (см. Покупка программы).

Использование и распространение программы осуществляется в соответствии с условиями Лицензионного соглашения.

1.4.3 Программа «Ректор»

Программа "Ректор" предназначена для автоматизированного составления расписания занятий в учебных заведениях. Рекомендуется завучам учебных заведений и другим работникам сферы образования, занимающимся составлением учебных расписаний.

О способах составления расписания

Возможны два варианта составления расписания - ручной и автоматический, а также их любые комбинации.

Для ручного варианта характерны удобный механизм расстановки уроков путем "перетаскивания" их мышкой из таблицы нагрузок или с одного места в расписании на другое, непрерывный анализ и подсказки возможных вариантов размещения уроков (можно видеть выходные часы классов и учителей; занятые классы, кабинеты); "прозрачный" механизм проверки занятости учителя в других классах, сопоставление вмещаемости кабинета и количества учащихся в классе. Расписание можно составлять как для любого класса, так и для любого учителя, что обеспечивает удобное средство контроля за количеством окон в расписании педагога.

Автоматическое составление расписания уроков может выполняться как для отдельных уроков в классе, так и для класса в целом, для группы классов и для всех классов одновременно. При этом часть уроков может быть расставлена вручную и зафиксирована. Кроме того, автоматическое составление расписания может выполняться для отдельных уроков одного учителя, для всех уроков одного учителя, для группы учителей и для всех учителей школы одновременно. Например, можно вначале составить расписание для всех преподавателей иностранных языков, затем для всех преподавателей в 10-11 классах, затем перейти к автоматическому составлению расписания одного из 5-х классов и так далее.

О способах задания нагрузок

При составлении расписания, ручном или автоматическом, важно уметь гибко задавать нагрузки. В программе предусмотрены деление классов на несколько групп (максимум - шесть), объединение нескольких классов (максимум - шесть), объединение классов с последующим делением на группы. Разные группы могут заниматься различными предметами, например: можно объединить учащихся 10а и 10б, а затем разбить на три группы для занятий английским, немецким и французским языками с разными учителями в разных кабинетах. Возможно предусмотреть и такую ситуацию - класс информатики вмещает только половину класса, поэтому класс для занятий информатикой делится на две группы, одна из которых приходит на первый урок, а вторая - на последний урок. То есть программа "понимает" и такие термины как: первый урок, последний урок, крайний урок. Вы можете также задавать различное расписание для четных и нечетных недель и задавать разные режимы спаривания уроков, помечать в расписании платные уроки.

О способах печати расписания

Составленное расписание может быть напечатано в файл в форматах Word 97/2000, Excel 97/2000, HTML 4.0 с разбиением на страницы. Можно напечатать расписание одного класса, произвольной группы классов или всех классов. При печати нескольких или всех классов возможны различные варианты форматов таблиц. Подобным образом можно напечатать расписание одного учителя, нескольких учителей или всех учителей сразу. Форматов таблиц также несколько. Расписание работы кабинетов также можно распечатать. Во всех случаях можно настроить цвета полей таблиц и шрифты.

О сменах

Номера первого урока для 1, 2 и 3 смен могут быть заданы один раз для всей школы. Однако, для каждого класса смены могут быть свои, разные в разные дни недели или на четной и нечетной неделях.

Любой день или любые дни можно объявить выходными, причем для каждого класса индивидуально. Отдельные часы также можно объявить нерабочими.

Для каждого класса можно задать максимально и минимально допустимое число уроков в день. Максимальное число уроков в школе в один день - 14, причем они могут нумероваться с 0 по 13 или с 1 по 14, по выбору.

О заменах

Для временно отсутствующих учителей программа позволяет подобрать замены - достаточно выбрать фамилию отсутствующего учителя и задать дни и часы. Программа сама проанализирует расписание, выдаст список уроков, на которых нужна замена, предложит на выбор списки свободных учителей - кандидатов на замену. При этом можно оперировать: списком свободных учителей с окнами на данном уроке; списком свободных учителей с примыкающими уроками к данному; списком всех свободных учителей на данном уроке.

Структура программы

Программа состоит из четырех разделов (см. рисунок 1.2). Каждый из разделов делится на страницы. Страницы разных разделов порой имеют одинаковые названия, но всегда разное содержание:



Рис. 1.2 Структура программы «Ректор»

· Раздел Списки предназначен для ввода списков классов, учителей, предметов и кабинетов. В разделе имеются страницы: Классы, Учителя, Предметы и Кабинеты - каждая для своего списка. Кроме собственно названий (фамилий) вводится и некоторая дополнительная информация, например: для классов - смены, минимальное и максимальное количество часов в день, количество учащихся; для учителей - желательные и допустимые часы работы.

· Раздел Нагрузки предназначен для ввода учебного плана (страница Учебный План), нагрузок учителей (страницы Классы, Учителя, Предметы) и составления тарификации (страница Тарификация).

· Раздел Расписание предназначен для составления наилучшего расписания уроков и распределения кабинетов. В разделе имеются страницы: Классы, Учителя, Кабинеты и Школа для составления расписания по классам, учителям, кабинетам и всей школе. В любой момент можно перейти с одной страницы на другую и посмотреть, например, как изменение в расписании учителя отразится на расписании класса.

· Раздел Замены предназначен для планирования замен для временно отсутствующих учителей (страница Учителя).

1.5 Сравнительный анализ существующих систем составления расписания

Их приведенного выше материала можно сделать вывод о том, что на данный момент существует большое количество автоматизированных систем в сфере составления расписания. Для определения того, какая система соответствует требованиям, необходимо определить функции, имеющиеся в информационных системах и провести анализ.

Интерес к автоматизации расписания постоянно растет. И сегодня в большинстве организаций уже не стоит вопрос - внедрять или не внедрять системы автоматизации составления расписания. Речь идет о выборе оптимальной по функциональным возможностям и стоимости системы, которая бы при этом отвечала специфике учреждения, а также была бы гибкой и масштабируемой.

Существует два подхода создания информационной системы: адаптация типового продукта и самостоятельная разработка системы.

Вариант решения для автоматизации составления расписания - это готовая система. Подобное решение является универсальным конструктором управления практически любой системой составления расписания. Становясь на такой путь автоматизации, заказчик полагает, что успешный опыт использования готовых систем в автоматизации управления составления расписания в других учреждениях принесет так же положительный опыт и ему. Однако такая постановка вопроса является ошибочной. Составление расписание задача индивидуальная для каждого отдельно взятого учреждения.

Интеллектуальные затраты на подготовку к внедрению систем составления расписания немногим отличаются от подобных затрат при разработке собственной системы. Здесь также необходимо привлечение специалистов, работающих в разных областях, приглашение специалистов по внедрению системы, и т.д.

Внедрение системы занимает не менее 3-х месяцев. Таким образом, в сумме с подготовительной работой к внедрению системы, оснащение учреждения программным обеспечением может затянуться на полгода и более. При этом, покупая «дорогую игрушку» для команды не менее «дорогих» специалистов. Здесь ограничен круг постановщиков задач. Но главное - достижение конечного результата невозможно. Процесс конструирования бесконечен. Поэтому, выбирая путь автоматизации следует задаться вопросом: «Что мне нужно? Получить быстро результат и заниматься торговлей. Или войти в долгий и дорогой, но интересный (для разработчиков системы) процесс».

Рассмотренные автоматизированные системы составления расписаний имеют явно излишнюю общую функциональность для розницы при недостатке специального функционала.

Что бы ни говорили о той или иной системе, цена была, есть и долго еще будет главным критерием выбора. Чаще всего называется цена за одно пользовательское место (лицензию). Но к конечной цене еще необходимо добавить цену за лицензию на сервер, консалтинг, обучение, вычесть скидки за объем. Часть компаний только выводят свои продукты на рынок и еще не имеют четкой ценовой стратегии. Стоимость решения одного уровня может отличаться на весомую сумму.

Ниже представлен сравнительный анализ существующих систем автоматизации составления расписания. Рассматривались наиболее известные решения. Анализ проводится по функциям, которые необходимы для автошколы рассматриваемой в данной работе.

Таблица 1.1. Сравнительный анализ систем автоматизации составления расписаний

Функциональные возможности	АРМ XXI	АСТРА	РЕКТОР
Ведение БД учеников	+	+	+
Отчеты, аналитика	+	+	+
Ведение расписаний	+	+	+
Возможность настройки отчетов	-	+	+
Ведение прайс-листов	+	+	+
Система администрирования	+	+	+
Разграничение прав доступа	+	+	+
Возможность импорта/экспорта данных	+	+	-
Ведение расписания в классах	+	+	+
Ведение расписания индивидуальных занятиях на автотранспорте	-	-	-
Интеграция с программным обеспечением	+	-	-
Стоимость, рубли	12000	23000	17000

При всем обилии представленных на рынке систем решения часто не удовлетворяют потенциального пользователя, как по функциональным возможностям, так и по цене. Косметическая адаптация типового ПО, проводимая многими фирмами, далеко не всегда позволяет учесть индивидуальные потребности клиента. Выходом из подобной ситуации является разработка индивидуального программного продукта, реализующего необходимые алгоритмы и выполняющего функции соответствующие потребностям заказчика.

1.6 Итоговая постановка задачи

Целью данного дипломной работы является построение оптимальной модели для составления расписания практических занятий в юношеской автомобильной школе и соответственно проектирование на основе этой модели программного модуля автоматизирующего процесс составления расписания. При условии, что практические занятия проводятся в интервал времени от 13.00 до 21.00, существует m автомашин для занятия,nупражнений, каждое упражнение требует времени выполнения tи количество учащихся в данной школеJ .Необходимо составить оптимальное расписание занятий. Для этого необходимо решить следующие задачи

· Описать работу диспетчерского отдела (службы), выявив его организационную структуру, функции и их взаимодействие между собой;

· Из перечисленных функций выявить ту функцию, которая нас интересует, более подробно описать и оптимизировать её;

· Выбрать подходящий метод для оптимизации функции;

· Минимизировать простой машины, тем самым уменьшить время на выполнение заданий ;

· Определить оптимальную расстановку учеников по машинам;

· Сравнить результаты ДО оптимизации и ПОСЛЕ;

· Сделать выводы из этапа моделирования;

· Выполнить проектирование информационной системы используя данные полученные на этапе моделирования.

2. Моделирование

В данном разделе произведено описание работ по моделированию предметной области, а именно моделированию деятельности диспетчерской службы юношеской автомобильной школы «Светофор» ее оптимизация и поиск способов реинжиниринга бизнес процессов.

2.1 Выбор CASE средств моделирования

Существует множество средств моделирования автоматизированных систем. За последние десятилетия сформировалось новое направление в программотехнике - CASE (Computer-Aided Software/System Engineering) на основе методологии структурного системного анализа и проектирования. CASE-технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки программного обеспечения (ПО) и сопровождения информационных систем, поддержанную комплексом, взаимосвязанных средств автоматизации. CASE - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, позволяющий автоматизировать процесс проектирования и разработки ПО.

2.1.1 MS VISIO 2007

Компания Microsoft, разработчик MSVisio, сейчас входящий в Office, работает на рынке технологий моделирования уже более 10 лет. Для проведения анализа и реорганизации бизнес-процессов Microsoft предлагает CASE - средство верхнего уровня - Visio, поддерживающее методологии IDEF0 (функциональная модель), IDEF3 (WorkFlow Diagram) и DFD (DataFlow Diagram), PERT, UML, IDEF1x, Chain. Функциональная модель предназначена для описания существующих бизнес-процессов на предприятии (так называемая модель AS-IS) и идеального положения вещей - того, к чему нужно стремиться (модель TO-BE).

Основной из трех методологий является IDEF0. IDEF0 относится к семейству IDEF, которое появилось в конце шестидесятых годов под названием SADT (Structured Analysis and Design Technique). IDEF0 может быть использована для моделирования широкого класса систем. Для новых систем применение IDEF0 имеет своей целью определение требований и указание функций для последующей разработки системы, отвечающей поставленным требованиям и реализующей выделенные функции. Применительно к уже существующим системам IDEF0 может быть использована для анализа функций, выполняемых системой и отображения механизмов, посредством которых эти функции выполняются. Результатом применения IDEF0 к некоторой системе является модель этой системы, состоящая из иерархически упорядоченного набора диаграмм, текста документации и словарей, связанных друг с другом с помощью перекрестных ссылок. Двумя наиболее важными компонентами, из которых строятся диаграммы IDEF0, являются работы (представленные на диаграммах в виде прямоугольников), данные и объекты (изображаемые в виде стрелок), связывающие между собой работы. При этом стрелки, в зависимости от того в какую грань прямоугольника работы они входят или из какой грани выходят, делятся на пять видов:

Ш стрелки входа (входят в левую грань работы) - изображают данные или объекты, изменяемые в ходе выполнения работы;

Ш стрелки управления (входят в верхнюю грань работы) - изображают правила и ограничения, согласно которым выполняется работа;

Ш стрелки выхода (выходят из правой грани работы) - изображают данные или объекты, появляющиеся в результате выполнения работы;

Ш стрелки механизма (входят в нижнюю грань работы) - изображают ресурсы, необходимые для выполнения работы, но не изменяющиеся в процессе работы (например, оборудование, людские ресурсы);

Ш стрелки вызова (выходят из нижней грани работы) - изображают связи между разными диаграммами или моделями, указывая на некоторую диаграмму, где данная работа рассмотрена более подробно.

Все работы и стрелки поименованы. Первая диаграмма в иерархии диаграмм IDEF0 всегда изображает функционирование системы в целом.

Такая диаграмма называется контекстной. В контекст входит описание цели моделирования, области (описания того, что будет рассматриваться как компонент системы, а что как внешнее воздействие) и точки зрения (позиции, с которой будет строиться модель). Обычно в качестве точки зрения выбирается точка зрения лица или объекта, ответственного за работу моделируемой системы в целом. Недостатком Bpwin, является недостаточная проработка интерфейса пользователя, что может осложнять работу проектировщика.

2.1.2 Rational Rose

Rational Rose - CASE-средство фирмы Rational Software Corporation (США) - предназначено для автоматизации этапов анализа и проектирования ПО, а также для генерации кодов на различных языках и выпуска проектной документации. Rational Rose использует синтез-методологию объектно-ориентированного анализа и проектирования, основанную на подходах трех ведущих специалистов в данной области: Буча, Рамбо и Джекобсона. Разработанная ими универсальная нотация для моделирования объектов (UML - Unified Modeling Language) претендует на роль стандарта в области объектно-ориентированного анализа и проектирования. Конкретный вариант Rational Rose определяется языком, на котором генерируются коды программ (C++, Smalltalk, PowerBuilder, Ada, SQLWindows и ObjectPro). Основной вариант - Rational Rose/C++ - позволяет разрабатывать проектную документацию в виде диаграмм и спецификаций, а также генерировать программные коды на С++. Кроме того, Rational Rose содержит средства реинжиниринга программ, обеспечивающие повторное использование программных компонент в новых проектах.

Структура и функции

В основе работы Rational Rose лежит построение различного рода диаграмм и спецификаций, определяющих логическую и физическую структуры модели, ее статические и динамические аспекты. В их число входят диаграммы классов, состояний, сценариев, модулей, процессов.

В составе Rational Rose можно выделить 6 основных структурных компонент: репозиторий, графический интерфейс пользователя, средства просмотра проекта (browser), средства контроля проекта, средства сбора статистики и генератор документов. К ним добавляются генератор кодов (индивидуальный для каждого языка) и анализатор для С++, обеспечивающий реинжиниринг - восстановление модели проекта по исходным текстам программ.

Репозиторий представляет собой объектно-ориентированную базу данных. Средства просмотра обеспечивают "навигацию" по проекту, в том числе, перемещение по иерархиям классов и подсистем, переключение от одного вида диаграмм к другому и т. д. Средства контроля и сбора статистики дают возможность находить и устранять ошибки по мере развития проекта, а не после завершения его описания. Генератор отчетов формирует тексты выходных документов на основе содержащейся в репозитории информации.

Средства автоматической генерации кодов программ на языке С++, используя информацию, содержащуюся в логической и физической моделях проекта, формируют файлы заголовков и файлы описаний классов и объектов. Создаваемый таким образом скелет программы может быть уточнен путем прямого программирования на языке С++. Анализатор кодов С++ реализован в виде отдельного программного модуля. Его назначение состоит в том, чтобы создавать модули проектов в форме Rational Rose на основе информации, содержащейся в определяемых пользователем исходных текстах на С++. В процессе работы анализатор осуществляет контроль правильности исходных текстов и диагностику ошибок. Модель, полученная в результате его работы, может целиком или фрагментарно использоваться в различных проектах. Анализатор обладает широкими возможностями настройки по входу и выходу.

Таким образом, Rational Rose/С++ обеспечивает возможность повторного использования программных компонент.

В результате разработки проекта с помощью CASE-средства Rational Rose формируются следующие документы:

· диаграммы классов;

· диаграммы состояний;

· диаграммы сценариев;

· диаграммы модулей;

· диаграммы процессов;

· спецификации классов, объектов, атрибутов и операций;

· заготовки текстов программ;

· модель разрабатываемой программной системы.

Среда функционирования

Rational Rose функционирует на различных платформах: IBM PC (в среде Windows), Sun SPARC stations (UNIX, Solaris, SunOS), Hewlett-Packard (HP UX), IBM RS/6000 (AIX

2.2 Сравнительный анализ CASEсредств моделирования

В качестве CASE-средств я выбрал MSVisio потому, что это мощный инструмент моделирования, который используется для анализа, документирования и реорганизации сложных бизнес-процессов. Модель, созданная средствами MSVisio, позволяет четко документировать различные аспекты деятельности - действия, которые необходимо предпринять, способы их осуществления, требующиеся для этого ресурсы и др. Таким образом, формируется целостная картина деятельности предприятия - от моделей организации работы в маленьких отделах до сложных иерархических структур. При разработке или закупке программного обеспечения модели бизнес-процессов служат прекрасным средством документирования потребностей, помогая обеспечить высокую эффективность инвестиций в сферу IT. В руках же системных аналитиков и разработчиков BPwin - еще и мощное средство моделирования процессов при создании корпоративных информационных систем.MSVisio поддерживает три таких методологии: IDEF0, DFD и IDEF3, позволяющие анализировать ваш бизнес с трех ключевых точек зрения:

- С точки зрения функциональности системы. В рамках методологии IDEF0

- С точки зрения потоков информации (документооборота) в системе. Диаграммы DFD

- С точки зрения последовательности выполняемых работ. И еще более точную картину можно получить, дополнив модель диаграммами IDEF3.

Интуитивно понятный интерфейс

Для удобства сравнения рассмотренных программных продуктов результаты анализа сведены в (таблицу 2.1)

Таблица 2.1-Сравнительный анализ CASE-средств

Параметры сравнения	RationalRoseModeler	MS VISIO
Платформа	Windows\Unix	Windows
Системные требования	Процессор не менее 800 МГц; ОЗУ от 1 Гб; Свободное дисковое пространство 2 Гб.	Процессор не менее 500 МГц; ОЗУ от 256 Мб; Свободное дисковое пространство 100 Мб.
Поддержкаметодологий	UML 2.0	IDEF0, DFD, IDEF3, UML, PERT, Chain
Удобство в работе	Интуитивно понятный интерфейс, обширная справочная документация	Интуитивно понятный интерфейс,, наличие справки
Доступность	Дорогостоящее средство, ориентировано на большие компании.	Широко распространенное средство, относительно небольшая цена

Вывод: Из таблицы 2.1 видно, что по всем критериям для решения наших задач наиболее подходящим является CASE-средство «MSVisio».

CASE-средство MSVisio дает полное описание системы независимо от того, является ли она существующей или разрабатываемой с нуля. Таким образом, строится логическая функциональная спецификация - подробное описание того, что должна делать система, освобожденное насколько это возможно от рассмотрения путей реализации. Это дает проектировщику четкое представление о конечных результатах, которые следует достигать.

2.3 Функциональное моделирование бизнес процессов диспетчерской службы

Как было сказано в первом разделе данной дипломной работы более подробно остановимся на рассмотрении Диспетчерской службы. Диспетчерская служба является самостоятельным структурным подразделением организации и осуществляет функции оперативного регулирования и контроля хода производства и других видов деятельности организации.В своей деятельности диспетчерская руководствуется действующим законодательством, нормативно-правовыми актами и методическими материалами по вопросам оперативного управления производством и другими видами деятельности.

На рисунке 2.1 представлена функциональная модель диспетчерской службы.



Рис. 2.1 Функциональная модель «Диспетчерской службы»

На данной функциональной модели отдела представлены основные функции, последовательность и время их выполнения, и взаимодействие этих функций.

Из рисунка видно, что сначала старший методист рассчитывает количество курсантов обучающихся в школе, формирует их в группы, а затем делит группы на смены, в зависимости от пожелания ученика. Далее преподаватели на основании этих результатов формируют свои занятия. Затем заместитель заведующего на основании полученных данных формирует расписания занятий по теории и практическим занятиям. И завершающим этапом является утверждение составленного расписания непосредственно заведующим диспетчерской.

На рисунке 2.1 T- время, затрачиваемое на выполнение операции Соответственно:

T1= 20 мин.

T2 = 30 мин.

T3 = 25 мин.

T4 = 35 мин.

T5 = 40 часа.

T6 =15 мин.

T7 = 24 мин.

T8 = 18 мин.

T9 = 28 мин.

Итак, суммарное время, которое тратится на проведение всех операций составления расписания занятий:

Тобщ=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7+T8+T 9= 3 ч. 33 мин

Видим, что Тобщ=3 ч. 33мин.Какая же из имеющихся функций занимает больше всего времени?

Очевидно, что эта функция формирование расписания практических занятий, поэтому конкретней остановимся именно на этой функции.

2.4 Сценарий функции «формирование практических занятий»

В случае формирования практических занятий возникает следующая проблема: так как в автошколе машин для проведения практических занятий намного меньше, чем курсантов, а интервал времени практического занятия ограничен, то многие курсанты просто не успевают выполнить упражнения на автомобиле. В результате этого курсанты остаются недовольными и могут пройти практику либо в другой автошколе, либо с частным инструктором по вождению.

Следовательно: мы должны упорядочить упражнения для сокращения простоя машины и минимизировать время выполнения всех упражнений.

На рисунке 2.2 можно увидеть сценарий, интересующей нас функции «формирование практических занятий».

Рис. 2.2 Сценарий процесса формирования практического занятия

Из рисунка видно, что практическое занятие проходит на автодроме, который позволяет вместить только два автомобиля для прохождения упражнений. Пусть имеется Nупражнений, каждое из которых вначале должно быть обработано на первой машинеM1 с ручной КП, а затем на второйM2 с автоматической КП. Время обработка каждого j-гoупражнения (j = l, 2,...,m) на первой машине t_1,jи на второй машине t_2,j. Курсанту необходимо выполнить упражнения на обеих машинах. Из этого возникает проблема время простоя второго автомобиля М2, если она уже свободна, а выполнение очередного задания на первой М1 машине еще не закончена.

Введем нужные обозначения:

1. M1,M2- машины для прохождения упражнений

2. - время выполнения каждого j- го упражнения на первой машине М1

3. -время выполнения каждого j- го упражнения на второй машине М2.

4. j=(1,2,3,4,5,6)-непосредственно сами упражнения, которые необходимо выполнить, чтобы пройти практику.

Перечислим основные ограничения в данной задаче:

- первая машина работает без простоев;

- время перехода упражнения от одной машины к другой незначительно, и им можно пренебречь;

- нельзя начинать обработку очередного упражнения, не завершив обработку предыдущего.

Обозначим через t_nj время простоя второй машины, если она уже свободна, а обработка очередного упражнения на первой машине еще не завершена. Тогда целевая функция, которую необходимо минимизировать, имеет вид: (1)

...