Разработка программного обеспечения для подсистемы автоматизированного составления расписания

8 февраля 2013 года в  ВГУ им. П.М. Машерова состоялась  защита дипломного проекта «Разработка автоматизированной системы расписания занятий учебного заведения». Мы рассмотрим цели и задачи проекта, структуру программного продукта и технологию разработки автоматизированной информационной системы.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА, ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ, АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА, РАСПИСАНИЕ ЗАНЯТИЙ, ФАКУЛЬТЕТ, CMS DRUPAL, PHP, ВЕБ-ПРОГРАММИРОВАНИЕ.

Объект исследования – автоматизированная система расписания занятий высшего учебного заведения.

Предмет исследования – применение современных информационных технологий и средств веб-программирования для создания автоматизированных информационных систем.

Цель работы – проектирование и разработка автоматизированной системы расписания занятий высшего учебного заведения.

Методы исследования и технология разработки: описательно-аналитический, экспериментальный, анализ проблем автоматизации работы высших учебных заведений, разработка системы расписания факультетов университета. В качестве системы управления базами данных выбрана СУБД MySQL. Средствами разработки являются PHP, HTML5 и jQuery, инструментарий для разработки и администрирования веб-проектом – система управления сайтом CMS/CMF Drupal 7.

Элементы новизны: использование современных веб-технологий HTML5, CSS3 и jQuery при проектировании веб-проекта.

Теоретическая и практическая значимость заключается в том, что результаты работ можно применять в деятельности конкретного учебного заведения, использовать  другими учебными заведениями для совершенствования анализа результатов образовательного процесса, а также концепция данного исследования может быть использована в качестве методического пособия при разработке информационных систем.

Введение

Одной из важнейших проблем качественной организации учебного процесса в высшем учебном заведении является задача создания автоматизированного учебного расписания. Правильно и точно составленное расписание  обеспечивает равномерную загрузку студенческих групп и профессорско-преподавательского состава.

В настоящее время  использование информационных систем в высших образовательных учреждениях  не является редкостью. Спектр их применения широк и варьируется от автоматизации  отдельно взятых рабочих мест до полной автоматизации деятельности ВУЗа.

Вне зависимости от объекта  автоматизации, будь то преподавательский  состав или администрация университета, в образовательном учреждении такие  системы внедряют, преследуя конечную цель - повышение качества образования.

ВУЗ, как и любое  предприятие, непременно проходит процесс автоматизации и, несмотря на то, что понятие образовательной деятельности едино для всех образовательных учреждений, в каждом ВУЗе этот процесс проходит по-разному. Значительное влияние на процессы автоматизации оказывает как наличие денежных средств, так и готовность использования предлагаемых рынком информационных услуг программных продуктов.

На данный момент в  высшем учебном заведении можно  использовать информационное пространство, включающее компоненты по различным  направлениям: кадровый учет сотрудников, учет студентов, служба безопасности, рейтинг преподавателей, контроль успеваемости студентов и другие. Работа сотрудников в едином пространстве организована на основе доменов Active Directory, что позволяет выполнять централизованное управление, обеспечивает единый процесс входа в систему и масштабируемость сети.

В связи с функционированием  вузов в рамках единого информационного  пространства, использование сторонних  программных продуктов делается невозможным ввиду специфики работы имеющихся систем или же по причине дороговизны внедрения, влекущего значительную доработку как имеющихся, так и приобретаемых информационных систем.

С целью автоматизации  планирования было разработано решение, упрощающее процесс создания электронного расписания на основе анализа имеющихся учебных планов специальностей, позволяющий анализировать структуру нагрузки, а также планировать структурную доработку и некоторую унификацию имеющихся учебных планов.

Общие требования, предъявляемые к автоматизированной системе, следующие:

- использование норм  времени для расчета объемов  учебной нагрузки; 
- использование информации из учебных планов специальностей; 
- быстрота обработки информации за счет автоматизации возможных операций пользователя системы; 
- формирование отчетных форм; 
- расширяемость системы (возможность её доработки в случае повышения требований к автоматизированной системе); 
- удобный пользовательский интерфейс.

Для создания системы  использовались языки программирования PHP, HTML5, CSS3 и jQuery-плагин FullCalendar для отображения сетки расписания, в качестве системы управления базами данных использовалась СУБД MySQL. Основной используемый инструмент для разработки и администрирования проекта – система управления сайтом CMS Drupal 7.

В первой главе дипломной работы рассматривается анализ проблем, связанных с автоматизацией деятельности ВУЗа, проводится анализ основных вопросов  и  подходов автоматизированного составления расписания занятий в высшем учебном заведении.

Во второй главе формулируются требования к разрабатываемой системе, определяются критерии выбора СУБД такие как:

- критерий моделирование  данных; 
- критерий, определяющий особенности архитектуры и функциональные возможности; 
- критерий контроля работы системы; 
- критерий производительности; 
- критерий надежности и др.

Здесь приводится описание используемой СУБД и её преимуществ.

В третьей главе описывается структура базы данных MySQL и технология разработки автоматизированной системы расписания занятий, описываются созданные представления и пользовательские процедуры с использованием инструментов CMS Drupal 7. Глава включает описание работы сервисов и руководство по использованию программы.

Заключение включает в себя подведение итогов, результаты разработки автоматизированной системы и преимущества ее использования.

1 Теоретические основы  автоматизированной информационной  системы расписания занятий

1.1 Проблемы автоматизации  деятельности высшего учебного  заведения

Стремительный прогресс средств вычислительной техники, изменение  условий образования, изменение средств и форм обучения, расширение спектра технических средств, а так же использование больших объемов информации диктуют необходимость внедрения информационных технологий в образование.

Вопросов для чего нужна автоматизация тех или иных процессов, как правило, не возникает. Но вот вопросы - как и с чего начать автоматизацию возникают у многих. Сколько потребуется денежных средств? Что и у кого приобретать? Как внедрять? Кто будет заниматься сопровождением программного продукта? Кто будет финансировать? Эти и многие другие вопросы обязательно возникают в начале автоматизации любых процессов.

Следует начать с определения  понятия «автоматизация». Под автоматизацией обычно понимают применение технических  и программных средств, частично или полностью освобождающих человека от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования материалов или информации. Процессу автоматизации предшествует его формализация, то есть получение полного набора однозначно трактуемых инструкций, следуя которым достигается результат реализации процесса.

Преимущества автоматизации  очевидны - это ускорение выполнения операций и снижение ошибок при их выполнении, снижение издержек на реализацию операций и повышение качества. Успешной может считаться автоматизация, в результате внедрения и использования которой удалось возвратить инвестированные в нее средства.

Выделяют следующие этапы процесса автоматизации, применяемые в целом к деятельности того или иного учреждения. Каждый из этапов требует осмысленного и последовательного выполнения.

Этап 1: постановка проблемы, оценка необходимости автоматизации  и возможностей предприятия; 
Этап 2: формирование требований к программно-аппаратному комплексу, выбор или реализация программного продукта и технического обеспечения; 
Этап 3: внедрение программного продукта; 
Этап 4: послегарантийное обслуживание программно-аппаратного комплекса.

Прежде чем начать автоматизацию необходимо ясно и  четко сформулировать свои требования к ней. Требуется определить какие именно функции необходимо автоматизировать. Следует учитывать, что зачастую внедрение автоматизированных систем снижает степень влияния человеческого фактора на выполнение тех или иных операций.

Из числа руководителей  высшего звена необходимо выделить сотрудника, ответственного за проведение данного процесса и уполномоченного принимать решения по вопросам автоматизации, степени и роли участия сотрудников, имеющих отношение к автоматизации.

Выделение квалифицированных  специалистов, отвечающих за разработку или внедрение программного продукта, является обязательным условием автоматизации. Каждый отдельный специалист в рамках своих обязанностей должен уметь оперативно устранять возникающие в системе отказы, выявлять и устранять нарушения условий эксплуатации, решать те или иные проблемы пользователей.

Выбор программного продукта или среды его разработки не следует  отделять от выбора технического обеспечения, на котором предстоит в дальнейшем работать. Не следует забывать и  об имеющейся информационной системе ВУЗа. Интеграция в единое информационное пространство позволяет использовать ранее реализованные компоненты и единую базу данных, что повышает гибкость информационной системы в целом и снижает дублирование уже имеющейся информации.

Описанный процесс анализа деятельности ВУЗа обычно называют «предпроектным обследованием учреждения». В ходе обследованием строится полная модель организации, описывающая не только взаимодействие структурных единиц, но и реализуемые ими операции и информационные потоки. Построение подобных документированных моделей позволяет не только оптимизировать текущую работу, но и сделать деятельность предприятия менее зависимой от конкретных людей, а также помочь в обучении новых сотрудников 
. 
После построения модели учреждения и определения требований к программному продукту, необходимо определиться с выбором программы. Функциональная полнота (достаточность) будущей программы является базовым требованием к выбору программного продукта.

В рамках данной дипломной  работы рассматривается автоматизация расписания занятий факультетов высшего учебного заведения. При выборе программного продукта, особое внимание следует обратить на возможность гибкой настройки программного продукта под специфику конкретного образовательного учреждения (используемые нормы времени, реализуемые учебные планы).

Следует обратить внимание на формирование отчетности. Важно  решить – кому будут адресованы отчеты, и для каких целей, что  позволит определить содержание и вид  отчетов.

Можно приобрести единый программный комплекс для автоматизации различных процессов ВУЗа, но подобное решение неминуемо приведет к большим денежным и трудовым затратам, связанным как с приобретением нового программного обеспечения, так и с переходом и адаптацией к нему. Можно приобрести или разработать программу полностью адаптированную под специфику конкретного ВУЗа и автоматизирующую отдельно взятый процесс. Такие программы легки в освоении и содержат набор функций и операций, намного облегчающих деятельность пользователя системы. К достоинствам подобных программ следует отнести более низкую стоимость, простоту внедрения и адаптации в сравнении с крупными программными комплексами, направленными на большого числа задач.

Выбор варианта – покупать или разрабатывать самим –  полностью зависит от каждого образовательного учреждения в отдельности. Здесь играет большую роль готовность в финансировании проекта, профессионализм разработчиков – сотрудников образовательного учреждения, готовых создать и внедрить программу, а также квалификация будущих пользователей.

1.2 Обзор основных вопросов  автоматизированного составления  расписания занятий в высшем  учебном заведении

Задача составления  расписаний являются предметом научных  исследований с середины прошлого века. Область их применения включает в  себя различные сферы человеческой деятельности, такие как: транспортные перевозки, массовое обслуживание, промышленность, образование и т. д. Практика выдвигает множество задач, которые невозможно эффективно решить путем полного перебора. Для большинства моделей теории расписаний нахождение оптимального расписания является трудноразрешимой задачей, а решение приближенных к реальным условиям задач обладает ещё большей сложностью, так как данные решения должны удовлетворять многочисленным, зачастую конфликтующим между собой ограничениям производственного, организационного и психофизиологического характера. Выходом из данного положения является отказ от подхода, когда пригодным считается только самое лучшее решение. Рассмотрим задачу подобного класса, возникающую в конкретной области управленческой деятельности, — составление расписаний учебных занятий в вузе.