Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ основных принципов и подходов организационно-функционального моделирования управления учебным процессом 1 1
1.1 Схема организации и управления учебным процессом 11
1.2 Понятие и принцип ЖЦ процессов иа различных уровнях 14
1.3 Бизнес-процессы в системе менеджмента качества 18
1.4 Функциональная структура системы менеджмента качества образования 22
1.5 Концепция специальных инструментальных средств поддержки для разработки программного обеспечения информационной системы кафедры 32
Выводы по первой главе: 36
ГЛАВА 2. Методика создания и применения организационно-функциональной модели управления учебным процессом на основе классификации и структурирования информационного пространства образовательного учреждения 37
2.1. Теоретические основы построения ОФМ организации 37
2.2. Методика построения ОФМ организации 44
2.3. ОФМ как элемент системы поддержки при принятии решений 52
Выводы по второй главе 58
ГЛАВА 3. Алгоритм формирования структурной и параметрической модели типового бизнес-процесса и соответствующих ему процессов управления для уровня структурного подразделения технического вуза 59
3.1. Алгоритм формирования структурной и параметрической модели 59
3.2. Построение системной модели планирования нагрузки кафедры в зачетных единицах 64
3.3. Внедрение и применение системной модели организации 67
3.4. Показатели качества документооборота 72
3.5. Системы классификации и кодирования 74
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ: 80
ГЛАВА 4. Комплексная программная реализация инструмеіітария для разработки и поддержки организационно-функциональной модели управления учебно-методическими процессами 81
4.1. Построение контуров управления 81
4.2. Модель хранилища данных 84
4.3. Архитектура веб-портала 87
4.4. Интерактивные скриптовые модули 98
4.5. Основные характеристики технического комплекса для реализации веб-портала 102
Выводы по четвертой главе 106
Основные результаты: 107
Список литературы
- Понятие и принцип ЖЦ процессов иа различных уровнях
- Методика построения ОФМ организации
- Построение системной модели планирования нагрузки кафедры в зачетных единицах
- Интерактивные скриптовые модули
Введение к работе
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Организационное проектирование или
создание структуры системы управления учебными процессами, поддерживающей выбранную стратегию обучения, до недавнего времени относилось к слабо формализуемым областям менеджмента. И только в девяностые годы прошлого столетия появились методы, позволяющие осуществлять как процесс реструктуризации, так и процессы нового проектирования системы управления обучением.
Применение программных инструментариев бизнес - моделирования,
структурного моделирования, семантического моделирования,
математического моделирования и др, позволяет создать множество моделей бизнес-процессов и их информационного окружения и, тем самым, структурировать информациоиную среду вуза для повышения качества обучения. Для решения данной проблемы в работе предложено использовать подходы создания CASE-технологии и на их базе разработать автоматизированную организационно-функциональную модель управления учебно-методическими процессами, интегрирующую в себе все данные, необходимые системе управления вузом.
В своей работе автор опирается на труды отечественных и зарубежных ученых, в том числе ученых УГАТУ:
в области теории организации АСУ: В.М. Глушков, А.Г. Мамиконов, В.В. Кульба, И.Ю. Юсупов, Г.Г, Куликов и др.;
в области исследования методов управления сложными системами и проектирования информационных систем: И.В. Прангишвили, А.А. Емельянов, Б.Г. Ильясов, В.В. Кульба, Ю.Ф. Тельнов и др.
в области исследования систем управления учебными процессами: МБ. Гузаиров, Н.И. Юсупова, Ю.С. Кабальнов и др.
в области менеджмента качества: В.А. Лапидус, С. Д Ильенков., У.Э. Деминг, У. Л. Шухарт, К. Исикава и др.;
Диссертация является результатом исследований, проводимых на кафедре АСУ УГАТУ по проблемам разработки методологии системного моделирования организационных процессов управления в техническом вузе, а так же в рамках гранта Федерального агентства по образованию «Разработка концепции комплексной подготовки специалистов в области CALS-технологий и ее апробация на базе УГАТУ» в 2006 году.
Целью диссертационной работы является разработка программно-инструментальных средств для организации управления данными в аспекте их семантического применения в учебно-методических процессах для обеспечивания высокого качества обучения.
Задачи исследования. Для достижения цели работы поставлены и решены следующие задачи;
Разработать и обосновать многоуровневую архитектуру программного обеспечения для организации управления данными (CASE-техмологии) по созданию организационно-функциональной модели управления учебным процессом, отвечающей требованиям международных стандартов ISO серии 9000.
Разработать методику и интерактивный алгоритм создания организационно-функциональной модели управления учебно-методическими процессами на основе классификации и структурирования объектов, определяющих базис информационного пространства обучения.
Разработать модели типовых образовательных бизнес-процессов на основе анализа и обобщения существующих положений об организационной структуре, организационно-штатном расписании, справочников функций и операций вуза.
Разработать структуру хранилища данных: на семантическом уровне сохраняющую связи между информационными объектами, штатными
единицами и их ролями и функциями в бизнес-процессе; на интерфейсном уровне - связи между соответствующими сценариями; на уровне хранения -технологические связи между различными структурами данных.
5. Разработать программное обеспечение для организации управления данными на основе комплексного использования известных инструментариев. реализующих доступ и управление структурированными и неструктурированными данными и интерактивных скриптовых модулей.
Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, теории организационного управления, теории процессных методов управления, теории автоматизированного проектирования информационных систем, теории организации баз данных и баз знаний, технологии высокоуровневого программирования.
На защиту выносятся:
Трехуровневая архитектура организации программно-инструментальных средств для управления данными и для создания организационно-функциональной модели управления учебным процессом, отвечающей требованиям международных стандартов ISO серии 9000. Система управления включает: управление в предметной области, управление в информационной среде, управление в компьютерной среде.
Разработанная, доведенная до интерактивного алгоритма, методика проектирования организационно-функциональной модели учебным процессом на основе классификации и структурирования информационных объектов (КИО), процессов их жизненного цикла (КЖЦ), штатов сотрудников (КШС) и их ролей (КР), множества функций управления (КФ) и множества бизнес-процессов (КБП). Полученные экспертные оценки развития выпускающей кафедры по показателям: КИ039, ЮКЦ=9; КШС=12, КР=60, КФ=350, КБП=22.
Результаты анализа и обобщения существующих положений о структуре подразделений, организационно-штатного расписания, перечня операций для учебного процесса, на основе которых разработаны структуры более 20 типовых бизнес-процессов для выпускающей кафедры технического вуза. Для указанных бизнес-процессов на основе справочника норм выполнения основных операций показана возможность оценивать трудоемкость бизнес-процесса.
Схема реализации программно-инструментальных средств для организации управления данными (CASE-технологии) и ее информационного окружения. Показано, что это позволяет эффективно организовать автоматизированное управление горизонтальными и вертикальными бизнес-процессами на основе портал - технологии.
Разработанное программное обеспечение на основе комплексного применения инструментариев: SQL-сервера, модифицированного MSC Back Office, Intranet-технологии и PHP и JavaScript интерактивных модулей.
Научная новизна работы.
Впервые разработана трехуровневая архитектура программного обеспечения как программно-инструментального средства для управления данными на основе организационно-функциональной модели управления учебным процессом.
Разработана, доведенная до интерактивного алгоритма, методика проектирования организационно-функциональной модели учебно-методическими процессами, не применявшаяся ранее в данной предметной области.
Практическую ценность работы составляют: программно-инструментальные средства для разработки и сопровождения организационно-функциональной модели основных бизнес-процессов, методические материалы
по созданию организационно-функциональной модели, репозиторий моделей бизнес-процессов для выпускающей кафедры технического вуза.
Внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы
внедрены в организации и управлении учебным процессом УГАТУ (включая филиалы в 3-х городах).
Апробация работы. Положения диссертации и результаты исследований докладывались на следующих научно-практических конференциях:
Международная молодежная научно-техническая конференция «Интеллектуальные системы управления и обработки информации», 2001 г., Уфа.
Научно-практическая конференция «Развитие инновационной деятельности среднего профессионального образования Республики Башкортостан», 2002 г., Уфа.
П Всероссийская научно-практическая конференция
«Образовательная среда сегодня и завтра», Москва, ВВЦ, 2005 г.
Международные научно-практические конференции «Computer Science & Information Technology, CSTT 2005» г. Уфа, УГАТУ,. и «CSIT 2006», г.Карлсруэ (Германия).
XII Всероссийская научно-методической конференции «Проблемы качества образования» 2002 г., 2003 г., 2004 г., 2005 г., 2006 г. Уфа-Москва.
Публикации. Список публикаций по теме диссертации содержит 14 работ, в том числе 3 статьи, из них 2 из списка рекомендованного ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, результатов и выводов, списка литературы, содержит
118 листов и включает 45 рисунков, 2 таблицы, 98 наименований использованной литературы.
Автор выражает благодарность коллективу кафедры АСУ УГАТУ, а также доценту Сулеймановой A.M. за консультации по вопросам классификации и структурирования учебного процесса.
Содержание работы
Во введении дается общая характеристика работы: цель исследований, актуальность решаемых задач, определяется научная новизна и практическая значимость защищаемых результатов.
В первой главе рассмотрена проблема организации и структурирования информационной среды и создания программно-инструментальных средства для организации управления данными, необходимых при построении и сопровождении организационно-функциональной модели управления вузом.
Во второй главе разрабатывается методика создания и применения организационно-функциональной модели управления учебным процессом на основе классификации и структурирования информационного пространства образовательного учреждения.
В третьей главе разрабатывается алгоритм формирования структурной и
параметрической модели типового бизнес-процесса и соответствующих ему процессов управления для уровня структурного подразделения технического
вуза.
В четвертой главе разрабатывается комплексная программная реализация инструментария для разработки и поддержки организационно-функциональной модели управления учебно-методическими процессами.
Понятие и принцип ЖЦ процессов иа различных уровнях
Цель параграфа: Анализ жизненного цикла на различных уровнях учебного процесса.
В настоящее время кафедра становиться комплексным подразделением вуза, выполняющим функции, которые ранее выполняли вышестоящие уровни управления. Таким образом у кафедры появилось значительное количество новых функций которое продолжает расти. В этих условиях необходимость повышения эффективности управления кафедрой становится особенно актуальной. Одним из наиболее эффективных средств является подход изложенный международных стандартах ISO серии 9000, что является объективным и естественным процессом, путём, по которому пошли многие учебные заведения.
СМК предназначена для постоянного улучшения деятельности, а следовательно, для повышения конкурентоспособности организации на отечественном и мировом рынках. СМК разрабатывается и внедряется применительно к производству конкретной продукции [7, 26, 27, 66, 71, 72]. Основная продукция вуза — квалифицированный специалист, которого готовит вуз из «сырья», поставляемого «поставщиками» — школами, лицеями и колледжами. В процессе обучения по конкретной специальности (по ходу технологического процесса) это «сырье», став студентом («полупродуктом»), постепенно приобретает знания, умения, навыки и, наконец, становится квалифицированным специалистом, т.е. постепенно превращается в «конечную продукцию» [76].
Жизненный цикл основной продукции вуза представлен на рисунке 2 Конкурентоспособность любого вуза определяет его образовательная деятельность — способность и умение готовить квалифицированных специалистов («производить продукцию»), качество которых не только удовлетворяет требованиям потребителей и всех заинтересованных сторон, но и превосходит их ожидания.
Основная задача вуза — обеспечение необходимых управляемых условий для реализации всех процессов жизненного цикла своей основной продукции. Следовательно, ключевые процессы любого вуза: планирование, разработка, обеспечение и поддержка жизненного цикла его основного вида продукции — квалифицированного специалиста. Эти процессы формируют, а следовательно, и определяют качество специалиста. Поэтому именно они — объект сосредоточения всех знаний, умений и навыков руководства и персонала вуза, основа его материального благосостояния и конкурентоспособности [].
Задача руководства вуза— ме «управлять» преподавателями и сотрудниками, а создать среду, позволяющую сделать максимально производительными специфические навыки и знания каждого преподавателя и сотрудника. Механизм создания такой среды — СМК вуза, охватывающая все виды и аспекты его деятельности. Отметим следующие основные проблемы, возникающие при ее создании и внедрении: узкое понимание термина «качество»; отсутствие четкого понимания того, что является продукцией вуза; неявное определение потребителей и заинтересованных сторон вуза и выявление их нужд; недостаточная поддержка руководителей вуза; . неполное распределение ответственности между руководителями и делегирование ими полномочий сотрудникам; недостаточное вовлечение всех сотрудников и преподавателей в работу по улучшению образовательного процесса.
Создание в вузе эффективной СМК и комплексной системы непрерывного обучения студентов в области качества позволит существенно повысить уровень подготовки квалифицированных специалистов и их конкурентоспособность на рынке труда.
Создание СМК вуза позволит разработать и обеспечить необходимые условий для реализации процессов жизненного цикла основной продукции вуза. При этом необходимо исследовать применение СМК на уровне основного структурного подразделения (кафедры).
Основные подходы СМК вуза однозначно проецируются на кафедру при отом имеется определенная специфика. СМК вуза можно представить как совокупность СМК факультетов, а, в свою очередь, СМК каждого факультета -как совокупность СМК входящих в ее состав кафедр [ ].
Кафедру можно представить как предприятие оказывающее образовательную услугу по выпуску конкурентоспособных специалистов. В этом случае заведующий кафедрой сопоставим с руководителем этого предприятия. Нужно учитывать, что кафедра выпускает не только специалистов, но и научно-технический, учебно-методический продукты - научные исследования, разработки, методики, учебные, методические пособия и т.д. поэчому необходимо структурировать ее основные бизнес-процессы.
Методика построения ОФМ организации
На определённом этапе развития организация в той или иной степени сталкивается с тремя основными проблемами: - формирование стратегии развития организации, оптимизация организационной и функциональной структуры; - необходимость снижения информационной нагрузки на персонал и обеспечения руководителей и спей; и ал и сто в, принимающих решения, более оперативной и качественной информацией; - обеспечение сертификации организации в соответствии со стандартом ИСО 9001 и, прежде всего, решение задачи формирования и описания бизнес процессов и распределения функций и ответственности.
Как показывает практика совершенствования систем управления, решение отмеченных выше проблем проходит ряд общих этапов, обозначаемых в разных описаниях различными терминами, но имеющими общую теоретическую и методическую основу, называемую системным моделированием или системным проектированием [91, 93, 96].
Предлагаемая методика исходит из того, что при построении ОФМ организации решаются следующие основные задачи: - идентификация всего состава бизнес-процессов деятельности образовательного учреждения; - формирование и закрепление за исполнителями полного состава функций, обеспечивающих результативное исполнение бизнес-процессов; - формирование потоковых диаграмм выполнения функций конкретными исполнителями; - формирование базы данных документов, моделей бизнес-процессов и документооборота; - анализ эффективности бизнес-процессов организации и выработка рекомендаций по рационализации организационной структуры, технологии выполнения бизнес-процессов, построению информационной системы. Данный подход, опирается на принципы менеджмента качества, описанные в [21]. Важнейшим элементом процесса управления является конкретный исполнитель той или иной функции.
Формализация, упорядочение и детализированное описание отношений «функция» - «субъект» является одной из важнейших задач формирования ОФМ. В результате формируется ОФМ организации, обеспечивающая: - анализ структуры организации и формирование состава бизнес-процессов; - формирование функций деятельности организации, распределение функций и ответственности, формирование положений о структурных подразделениях; - анализ документооборота, построение функциональных моделей процессов управления, формирование должностных инструкций персоналу; - анализ и упорядочение или реорганизация организационной структуры организации; - реинжиниринг бизнес-процессов и выработка рекомендаций по построению информационной системы организации.
Внедрение ОФМ организации производится в несколько этапов: - описание организационной структуры организации, формирование состава бизнес-процессов и функций; - анализ и упорядочение распределения функций и ответственности, формирование положений о структурных подразделениях; - анализ документооборота, построение функциональных моделей процессов управления, формирование должностных инструкций персоналу; - анализ функциональных моделей и построение процессных.
После того, как организация инвестировала ресурсы в создание и внедрение ОФМ, появляется возможность получать отдачу через реализацию следующих этапов: - формирование комплекта нормативно-справочной документации; - формирование структуры ролей в аспекте справочника менеджера организации.
Построение системной модели планирования нагрузки кафедры в зачетных единицах
Организация учебного процесса с использованием системы кредитов осуществляется по так называемой «нелинейной» схеме, в отличие от «линейной», действующей в настоящее время в вузах РФ. Основные отличительные черты нелинейной схемы [36]: - большая свобода выбора учащимися дисциплин, перечисленных в учебном плане, -- личное участие каждого студента в формировании своего индивидуального учебного плана, - вовлечение в учебный процесс академических консультантов, содействующих студентам в выборе образовательной траектории, в частности, в выборе изучаемых дисциплин, - введение системы зачетных единиц для оценки трудозатрат студентов и преподавателей по каждой дисциплине, - широкие полномочия факультета в организации учебного процесса, в том числе, в определении и учете видов педагогической нагрузки преподавателей, - обеспеченность учебного процесса всеми необходимыми методическими материалами в печатной и электронной формах, - обязательное использование баллы-ю-рейтинговых систем для оценки усвоения студентами учебных дисциплин.
Для реализации нелинейной системы необходимо использовать три формы учебного плана по каждому направлению (специальности): - базовые (стабильные) учебные планы - общие по направлению (специальности), служат для определения содержания и трудоемкости учебной работы каждого студента, - индивидуальные учебные планы - вообще говоря, различные для каждого студента, определяют образовательную траекторию учащихся, - рабочие планы - для формирования ежегодного графика учебного процесса и расчета трудоемкости учебной работы преподавателей. Трудоемкость учебной работы во всех учебных планах устанавливается в зачетных единицах [10, 40].
Внедрение системной модели планирования учебной нагрузки с учетом кредитов производится и несколько этапов: - описание методики выбора траектории обучения, формирование состава бизнес-процессов и функций; - анализ и упорядочение распределения функций и ответственности, формирование положений о структурных подразделениях; - анализ документооборота, построение функциональных моделей процессов управления, формирование должностных инструкций персоналу. На первом этапе осуществляется подготовка базовой информации для построения бизнес-модели, формируется матрица жизненного цикла ресурсов, дерево бизнес-процессов и состав функций деятельности кафедры или структурного подразделения университета.
Также фиксируется организационная структура кафедры, штатное расписание и распределяется участие исполнителей или подразделений («кто - где») в реализации бизнес-процесса.
На основании вышеизложенного проведем анализ влияния реальных процессов на обобщенные группы информационных объектов (ресурсов) (см. Рисунок 26). При построении матрицы бизнес-процессов целесообразно воспользоваться уже имеющимся в стандартах, должностных инструкциях и положениях о подразделениях опытом для определения номенклатуры рассматриваемых бизнес-процессов, как это рекомендовано в [87].
Если предположить, что индивидуальный учебный план формируется по установленной форме на каждый учебный год лично студентом, при необходимости с помощью академического консультанта, а план утверждается деканом (заместителем декана), утвержденные копии хранятся у студента и в деканате (возможно, в электронном виде), то можно отобразить в следующем виде (см. Рисунок 27).
По результатам анализа индивидуальных планов факультеты составляют рабочие планы и расписание занятий на следующий учебный год.
Таким образом, мы фактически восстанавливаем или создаем описание существующей деятельности университета в виде «бизнес-процессы - функции - подразделения».
Описание бизнес-процессов осуществляется на основе обследования документооборота с использованием методологии IDEF0. В качестве инструментария выбран программный пакет AUFusion Process Modeler (BPwin) 4,1. На контекстной диаграмме отображается сам бизнес-процесс. На втором уровне декомпозиции располагаются его функции (планирование, исполнение, учет, анализ, регулирование). При декомпозиции функций бизнес-процесса выбирается методология 1DEF3 и дальнейшее описание бизнес-процесса проводится в этой методологии.
Интерактивные скриптовые модули
На основе анализа информационной среды определен перечень интерактивных скриптовых модулей, используемых для интеграции программных средств состоящий из: модуля синхронизации по наименованиям информационных объектов, первичных учебно-методических процессов, функций управления, ролей, моделью бизнес-процесса и справочниками; модуль поиска документов - прецедентов для исследуемого информационного объекта применяемого в бизнес-процессе; модуль анализа целостности и состояния бизнес-процесса; модуль синхронизации отчетов по бизнес-процессу; модуль автоматизации взаимодействия между гипертекстовой базой данных и файловой структурой (hltp и ftp); модуль для репликации файлового хранилища информации; модуль антивирусной проверки файлового хранилища информации;
На рисунке 41 показан интерактивный скриптовый модуль синхронизации по наименованиям информационных объектов, первичных учебыо-методических процессов, функций управления, ролей, между моделью бизнес-процесса и справочниками.
Данный модуль позволяет, автоматизировано актуализировать глоссарий моделей с учетом изменения предметной области.
Механизм синхронизации, реализующий контуры обучения и адаптации системы обеспечивает своевременную актуализацию через ОФМ т.е. функционал CASE-средства.
Интерактивный скриптовый модуль поиска документов - прецедентов для исследуемого информационного объекта представлен на рисунке 42.
Данный модуль обеспечивает один из важнейших элементов работы предлагаемой системы, а именно взаимодействие пользователя, веб-портала, хранилища информации и модели исследуемого бизнес-процесса. Благодаря встроенной системе поиска документов и других информационных объектов в хранилище данных этот интерактивный скриптовый модуль обеспечивает функционал информационной системы управления документами. Актуальность данного модуля обусловлена большим объемом хранимой информации в структурном подразделении (более 3500 файлов и более 1000 папок), который продолжает расти.
Благодаря представленному выше модулю обеспечивается своевременная актуализация файлов хранимых распределено на рабочих станциях сотрудников структурного подразделеиия, посредством механизма репликации данных. При этом процесс репликации возможен в обоих направлениях: как от хранилища данных к рабочим станциям, так и наоборот. На рисунке 45 представлен интерактивный скриптовый модуль антивирусной проверки файлового хранилища
Модуль антивирусной проверки позволяет обеспечивать защиту файлового хранилища.
На основании вышесказанного сделаем выводы:
1. Разработанное программное обеспечение для интегрирования инструментариев: SQL-сервера, модифицированного MSC Back Office, Intranet-технологии, Intranet- техногии с помощью более 10-и РНР и JavaScript интерактивных модулей, позволяет реализовать различные сервисы взаимодействия пользователя и хранилища данных.
2. Применение интерактивных скринтовых модулей совместно с разработанными программно-инструментальными средствами для организации управления данными поддерживает CASE-технологию [15].
Комплекс технических средств (ТС) должен быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций веб-портала. Функциональные и эксплуатационные характеристики ТС содержатся в технической и эксплуатационной документации к комплексу технических средств.
ТС системы должны быть размещены с соблюдением требований, содержащихся в технической, в том числе эксплуатационной, документации на них, и так, чтобы было удобно использовать их при функционировании портала и выполнять техническое обслуживание.
Должны в основном использоваться технические средства серийного производства типа IBM-совместимых персональных компьютеров с серийным периферийным оборудованием и серверы баз данных с процессором не ниже Pentium IV. Центральный сервер БД должен обеспечивать хранение данных и доступ рабочих станций к базе данных общего пользования.
Аппаратная платформа сервера (минимальные требования): 1) 1 процессор типа Pentium IV 1600 ГГц; 2) объем ОЗУ 528 Мб; 3) намять на жестком диске SCSI - 2 диска по 36 Гб (зеркальные); 4) ИБП, обеспечивающий работу сервера в течение не менее 30 минут при полностью заряженных батареях ИБП. 5) монитор SVGA; 6) сетевая карта 100 Мбит; 7) клавиатура; 8) манипулятор типа «мышь». Аппаратная платформа клиентского места (минимальные требования): 1) процессор типа Pentium ТІ 433 МГц; 2) объем ОЗУ не менее 128 MB; 3) монитор с диагональю 15"-17" удовлетворяющий нормам безопасности ТСО; 4) видео карта типа SVGA 4-8 Мб VRAM; 5) сетевая карта 100 Мбит/сек; 6)клавиатура;
