Проектирование интегрированной информационной системы управления образовательной деятельностью университета

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Проектирование интегрированной информационной системы управления образовательной деятельностью университета

Баркалов С.А., Белоусов В.Е., Суровцев И.С.

Современная интегрированная информационная система (ИИС) становится необходимым инструментом для развития систем поддержки принятия решений в различных сферах человеческой деятельности, в том числе и в образовании. Использование информационных систем позволяет повысить эффективность управления и сократить издержки на выполнение основных видов работ в вузе.

Анализ существующего положения дел в области автоматизации бизнес-процессов университета позволяет выделить следующие принципиальные моменты. Информационная система, как правило, представляет собой разрозненные подсистемы (бухгалтерия, библиотека, образовательная структура), эксплуатирующиеся в различных службах университета и часто не связанные между собой постоянными информационными потоками. В силу различного рода конкурентных предпочтений, эти подсистемы приобретались или разрабатывались с использованием различного программного обеспечения (ПО) и информационных технологий. Отсутствие заранее выстроенной идеологии делает крайне сложным процесс интеграции их в единую систему. В частности, весьма непросто синхронизировать одну и ту же информацию (списки сотрудников, студентов, учебные планы и т.д.) в пространственно разнесенных ИС подразделений университета.

Таким образом, в качестве цели при разработке САБПУ в первую очередь следует рассматривать повышение эффективности оперативного и стратегического управления вузом. Для достижения поставленной задачи необходимо решить следующие вопросы административно-технического характера:

· провести реструктуризацию и оптимизацию бизнес-процессов в вузе;

· завершить в полном объеме компьютеризацию структурных подразделений и обучение штатного персонала.

В качестве программной архитектуры САБПУ предлагается использовать архитектуру «клиент-сервер». На сервере устанавливается система управления базой данных (СУБД).

Рассмотрим модель выбора технологии построения ИИС. Технология функционирования определяется архитектурой, отражающей входящие в систему компоненты, их назначение и взаимосвязи друг с другом. Полный и детальный анализ архитектуры ИИС является еще более сложной задачей, поэтому для снижения трудоемкости анализа ее следует рассматривать по разным уровням детализации.

При проектировании компьютерных сетей обеспечивают выполнение трех основных требований: масштабируемость, производительность, управляемость. Масштабируемость сети позволяет увеличивать производительность системы по мере роста нагрузки за счет простого добавления процессоров.

Высокая производительность сети требуется для стабильной работы большинства современных приложений. Сеть должна перенастраиваться для меняющихся задач вуза, т.е. быть управляемой.

Под синтезом архитектуры сети понимается совокупность процедур обоснованного выбора системных решений (принятых производителями технических и программных средств компьютерных сетей в виде стандартов, технологий и топологий сетевых и межсетевых коммуникаций) с целью реализации требуемой организационно-функциональной структуры корпоративной среды и формирование ее логической структуры.

Задачу проектирования ИИС сведем к отысканию минимума функционала приведенной стоимости

при наличии ограничений на вероятностно-временные и структурные характеристики сети

и требование принадлежности множества вариантов архитектуры среды к области технически реализуемых решений

,

где - векторная величина, отражающая параметры сетевой нагрузки;

- векторная величина, представляющая собой совокупность параметров технических средств, включая производительность узлов коммутации и каналообразующей аппаратуры;

- векторная величина, отражающая параметры логической работы сети.

В основу проектирования компьютерной сети положены принципы интерактивности, независимости, многоуправляемого моделирования и адаптивности в развитии.

Решение задачи выбора технологии ИИС приведем на основе комбинаторного подхода, который представляет сеть передачи данных в виде конечного графа без петель и кратных ребер, вершины которого соответствуют узлам сети, а ребра - петлям связи. Такое представление удобно для изучения характеристик сети, т. к. эти характеристики эквивалентны различным инвариантам графа.

Представим на первом шаге компьютерную сеть в виде взвешенного графа

, имеющего n - вершин (количество узлов в компьютерной сети).

Зададим матрицу веса:

;

- сервер компьютерной сети.

Необходимо построить такой остовный подграфграфа, чтобы

1) каждый узел был связан с соседними не менее двумя альтернативными маршрутами;

2) , т.е. необходимо построить остовный подграф, чтобы сумма весов, входящих в , была минимальной.

Введем следующие ограничения:

а) используемые технологии: Ethernet-100 Base TX (длина кабеля не более 100 м);

-при длине ребра свыше 100 м использовать высокоскоростные модемы (протокол X. 25, Frame Relay);

б) стоимостные ограничения .

Решение этой задачи проведем, используя алгоритм Форда - Беллмана.

Зададим строку

В этой строке есть вес дуги , если существует и , если R.

Теперь определим строку , полагая

Нетрудно заметить, что - min из весов - маршрутов, состоящих не более, чем из двух дуг. Вычисляем нижнюю оценку стоимости сети с М ребрами: Z*=(Z1*+Z2*)/2 (оценка делится пополам, т.к. полученное решение содержит 2М ребер, а в решении должно быть М ребер). Проверяем ограничения Zcт ? Zmin. Если ограничения не выполняются, то генерируется очередной граф с М ребрами, проверяются ограничения и далее действия повторяются.

Вышеуказанные операции можно сформулировать поблочно:

· вычисление нижней границы числа ребер в графе;

· генерируются остовные двухсвязные подграфы графа G;

· вычисляется нижняя оценка стоимости сети;

· проверяются ограничения.

Определив кратчайшие маршруты , получаем оптимальную топологическую структуру ИИС.

Теперь рассмотрим информационную составляющую ИИС. В настоящее время различают следующие разновидности информационной архитектуры компьютерных сетей:

· одноранговая архитектура;

· классическая архитектура «клиент-сервер»;

· архитектура «клиент-сервер», основанная на Web-технологии.

Появление каждой из перечисленных разновидностей информационных архитектур связывают с отдельными этапами эволюции вычислительных систем. Поэтому правильный выбор архитектуры компьютерной сети позволяет выполнить набор требований по общей производительности, надежности защиты сетевых ресурсов, гибкости настройки сети, а также минимизации денежных затрат на ее построение и администрирование.

Клиент-серверная технология смещает фокус распределения информации в сети в сторону специально выделенных серверов. Данные сервера несут основную нагрузку по хранению информации, производят ее обработку, представляя клиенту готовые результаты. Клиент-серверная технология является более гибкой и облегчает контроль за распределением информационных ресурсов [1]. Поэтому для построения ИИС наиболее целесообразно использовать клиент-серверную архитектуру, основанную на Web-технологии, которая позволяет удобно представлять достаточно большие объемы информации, облегчая ее структурирование и следующий поиск, а также логически объединить территориально распределенные хранилища информации, создавая иллюзию единого информационного пространства.

Таким образом, рассмотренная концепция синтеза архитектуры ИИС университета требует:

· строить компьютерную сеть на основе стандарта OSI, используя комбинированные технологии Ethernet локальных и глобальных сетей под единым управлением на основе INTRANET;

· определить программные компоненты на прикладном уровне, реализующие работу компьютерной сети с использовании «клиент-серверной» модели

Теперь перейдем к рассмотрению алгоритма построения оптимальной структуры ИИС. Итак задано: топология сети, рассчитанная на базе алгоритма Форда-Беллмана; матрица информационных потоков ; матрица стоимости каналов между каждой парой узлов сети.

Необходимо определить: количество каналов связи в каждом соединении и величины потоков в каждом соединении так, чтобы при следующих ограничениях:

1) задержка сообщения (пакета) в любом виртуальном соединении не должна превышать величину;

2) матрица должна удовлетворять матрице;

3) величина потока в каждом соединении не должна превышать пропускную способность данного соединения (бит/с);

4) в каждой вершине, в которую направлен некоторый поток, должно быть выбрано единственное направление, по которому он выйдет из вершины.

Решение этой задачи требует определенной последовательности действий:

· для всех пар, имеющих прямой маршрут, распределить потоки по этим маршрутам; полученные потоки по этим линиям связи обозначим через;

· определить min количество каналов связи так, чтобы;

· пары для которых нет прямого маршрута, расположить в порядке убывания потоков (обозначим);

· взять очередную пару и выбрать кратчайший маршрут с наименьшей нагрузкой (рассмотреть все пары из);

· на каждой паре выбрать число каналов так, чтобы.

На основе проведенных расчетов выбирается необходимый состав аппаратного обеспечения [1], реализующий полученные характеристики ИИС, а также определяется рациональный вариант компьютерной сети университета.

Рассмотрим назначение программных модулей прикладного программного обеспечения с учетом взаимосвязей с компонентами моделей функционирования ИИС.

В этой подструктуре происходит описание сложных запросов как совокупности простых и элементарных, образующих гипертекстовую страницу, которая образуется набором объектов HTML структуры.

Остальные подструктуры работают в виде набора SQL - запросов.

Среди пакетов прикладного программного обеспечения (ППО) можно выделить следующие:

· ППО авторизации, аутентификации клиентов и администрирования системы управления - совокупность служебных и прикладных программ, обеспечивающих функционирование системы, доступ пользователей к данным и их полномочия при работе;

· ППО прогнозирование успеваемости - прикладные программы, обеспечивающие расчет успеваемости студентов перед началом учебного семестра, при этом часть данных (психологические особенности) используются из ППО оценки психологических особенностей студентов;

· ППО электронный журнал - прикладные программы, обеспечивающие сбор, хранение и предварительную обработку информации в интересах контроля успеваемости студентов;

· ППО формирования Kтрудности и KМДС - совокупность прикладных программ формирования экспертных показателей трудности изучаемой темы и междисциплинарных связей;

· ППО оценки психологических особенностей студентов - совокупность прикладных программ определения показателей психологических особенностей личности студентов, влияющих на обучаемость;

· ППО сравнения прогнозируемой и текущей успеваемости - прикладная программа определения эффективности функционирования системы управления;

· ППО анализа возможных причин расхождения текущей и прогнозируемой успеваемости - пакет прикладных программ анализа возможных причин, приведших к низкой успеваемости студентов;

Таким образом, прикладное программное обеспечение реализует работу рассмотренных ранее моделей и алгоритмов функционирования ИИС управления университета.

Литература

компьютерный сеть информационный интегрированный

1. Автоматизация проектирования сетей передачи данных / Белоусов В.Е., Скрыль С.В.// Системы управления и информационные технологии: автоматизированные системы управления: сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 1998. - С. 144-145.

2. Баркалов С.А. Информационные технологии в управлении и организации: учеб. пособие; ВГАСУ. - Воронеж, 2002. - 233 с.

3. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. - М.: Техносфера, 2003. - 512 с.

Размещено на Allbest.ru