Введение к работе
Актуальность темы. На сегодняшний день остро стоит вопрос автоматизации деятельности. Сфера образования – не исключение. В связи с этим во многих вузах России внедряются или уже внедрены различные информационные системы управления и документооборота. Зачастую подобные системы построены на базе технологий крупнейших зарубежных корпораций, таких как SAP, IBM, Microsoft, Oracle. Использование подобной технологической платформы позволяет значительно уменьшить время разработки информационных систем, но повышает их стоимость. Не у всех вузов есть материальные ресурсы для закупки подобных систем, поэтому часто встречается так называемая «островная» автоматизация, при которой автоматизируются лишь отдельные аспекты деятельности вуза. Кроме этого, существующие системы направлены на автоматизацию деятельности всего вуза. Кафедра представляется в виде отдельного модуля, который невозможно использовать без установки всей системы в целом. Функции, представляемые такими системами, избыточны, и, как следствие, их использование для нужд кафедры является неудобным. К тому же существующие системы требуют значительных затрат в плане материально-технического обеспечения. В связи с этим задача разработки и внедрения информационных систем управления и мониторинга деятельности кафедры (ИСМ) видится весьма актуальной.
Анализ существующих методов мониторинга деятельности кафедры выявил недостаточную оперативность, невозможность обнаружения скрытых закономерностей в данных, а также их высокую трудоемкость. В связи с этим необходима разработка методов и средств мониторинга на базе новых информационных технологий.
Анализ современных информационных технологий показал, что эффективную информационную поддержку процесса принятия управленческих решений, возникающих в процессе мониторинга, способны обеспечить автоматизированные системы, основанные на интеграции технологий хранилищ данных (ХД), многомерных баз данных (МБД), оперативного (ОАД, OLAP) и интеллектуального анализа данных (Data Mining, ИАД).
Научные исследования и результаты, изложенные в диссертации, основаны на работах как российских: А. А. Барсегяна, А. М. Бершадского,
С. Н. Воробьева, Т. А. Гавриловой, А. С. Клещева, Д. А. Новикова, О. И. Ларичева, Б. Г. Литвака, В. И. Максимова, А. Б. Петровского, В. Б. Силова,
Н. С. Рузановой, Э. А. Трахтенгерца, К. И. Шахгельдян и др., – так и зарубежных ученых: R. Axelrod, I. F. Codd, W. H. Inmon, U. Fayyad, T. R. Gruber,
С. Haring, G. Piatetsky-Shapiro, F. С. Roberts, G. Saimon, U. Wang и др.
Диссертационная работа направлена на решение научной задачи, заключающейся в создании проблемно-ориентированной системы мониторинга и поддержки принятия решений на основании анализа информации. Разработанная информационная система позволяет осуществлять процесс мониторинга деятельности кафедры на основе сбора и анализа статистических данных, выявлять отклонения от стандартного процесса (аномалии), анализировать причины отклонений, представлять лицу, принимающему решение (ЛПР), рекомендации по исправлению неблагоприятных отклонений (ситуаций).
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание проблемно-ориентированной системы мониторинга и поддержки принятия решений по управлению кафедрой вуза для улучшения эффективности деятельности кафедры. Для достижения цели необходимо решить следующие основные задачи:
-
Провести анализ предметной области, методов и средств поддержки принятия решений, методов мониторинга деятельности кафедры.
-
Разработать методику проектирования информационной системы поддержки принятия решений (СППР) и мониторинга деятельности кафедры.
-
Разработать онтологическую модель информационной системы мониторинга деятельности кафедры.
-
Разработать методы, позволяющие осуществлять мониторинг, прогнозирование и управление деятельностью кафедры, в системе, включающей технологии ХД, МБД, ОАД и ИАД, в условиях изменения критериев оценки деятельности.
-
Разработать компоненты информационно-аналитической системы для мониторинга, прогнозирования, сбора данных и представления результатов анализа деятельности кафедры.
Объектом исследования диссертационной работы являются процессы управления деятельностью кафедры высшего учебного заведения.
Предметом исследования являются компоненты специального математического и алгоритмического обеспечения СППР, структура информационно-аналитической системы мониторинга, алгоритмы и методы мониторинга деятельности кафедры.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, оперативной аналитической обработки данных (OLAP), мониторинга, теории принятия решений, теории управления, интеллектуального анализа данных, математического анализа, теории графов, объектно-ориентированного проектирования, теории баз данных, теории передачи данных, онтологического проектирования, когнитивного моделирования, спецификации FURPS+, методологий SADT и UML, а также методы веб-программирования.
Научная новизна:
-
Предложена проблемно-ориентированная система поддержки принятия решений, мониторинга и прогнозирования деятельности кафедры, которая в отличие от существующих позволяет проводить интеллектуальный анализ данных и обеспечивает доступ к системе с помощью различных мобильных средств связи (МСС).
-
Разработаны методы, позволяющие осуществлять мониторинг, прогнозирование и управление деятельностью кафедры, в системе, включающей технологии ХД, МБД, ОАД и ИАД, в условиях изменения критериев оценки деятельности.
-
Впервые предложена онтологическая модель информационной системы мониторинга деятельности кафедры, которая позволяет описать все множество объектов предметной области в их системном единстве.
-
Предложена методика проектирования информационной системы поддержки принятия решений и мониторинга деятельности кафедры, позволяющая в отличие от известных разрабатывать информационную систему поддержки принятия решений на основе интеграции онтологического и когнитивного подходов, а также технологий ХД, МБД, ОАД и ИАД.
Практическая значимость. Диссертационные исследования выполнены в рамках приоритетного направления «Информационно-телекоммуникационные системы», способствуют развитию критических технологий: информационных и управляющих систем, обработки, хранения, передачи и защиты информации.
Предлагаемый новый подход к мониторингу деятельности кафедры на основе интеграции технологий ХД, ОАД и ИАД позволяет эффективно аккумулировать информацию из различных источников, включая другие информационные системы; выполнять анализ больших групп показателей в их системном единстве; повысить оперативность анализа; обнаруживать скрытые закономерности в данных; более выразительно представлять результаты анализа; снизить трудоемкость процесса мониторинга. Все это способствует принятию более обоснованных управленческих решений.
Разработано программное и информационное обеспечение информационно-аналитической системы мониторинга деятельности кафедры, имеющей в своем составе подсистемы ввода и валидации данных, обработки и хранения данных, формирования отчетности, мониторинга и администрирования.
Практическая ценность разработанной информационной системы подтверждается ее внедрением в Пензенском государственном университете, Пензенском филиале Российского государственного университета инновационных технологий и предпринимательства и получением свидетельства
о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012614636 от
24 мая 2012 г.
Предложены методики мониторинга деятельности кафедры и проектирования ИСМ.
Достоверность и обоснованность результатов подтверждается результатами моделирования, экспериментальной проверкой и тестированием проблемно-ориентированной системы поддержки принятия решений, мониторинга и прогнозирования, внедрением и опытной эксплуатацией разработанной системы.
Соответствие паспорту специальности. Работа выполнена в соответствии с паспортом специальности ВАК РФ 05.13.10 – Управление в социальных и экономических системах, пункты 4, 9, 10.
На защиту выносятся:
-
Методы, позволяющие осуществлять мониторинг, прогнозирование и управление деятельностью кафедры, в системе, включающей технологии ХД, МБД, ОАД и ИАД, в условиях изменения критериев оценки деятельности.
-
Онтологическая модель информационной системы мониторинга деятельности кафедры, которая позволяет описать все множество объектов предметной области в их системном единстве.
-
Проблемно-ориентированная система поддержки принятия решений, мониторинга и прогнозирования деятельности кафедры, которая в отличие от существующих позволяет проводить интеллектуальный анализ данных и обеспечивает доступ к системе с помощью МСС.
-
Методика проектирования информационной системы поддержки принятия решений и мониторинга деятельности кафедры, позволяющая
в отличие от известных разрабатывать информационную систему поддержки принятия решений на основе интеграции онтологического, когнитивного подходов, а также технологий ХД, МБД, ОАД и ИАД.
Внедрение результатов работы. Диссертационные исследования проводились на кафедре «Системы автоматизированного проектирования» Пензенского государственного университета.
Результаты исследования внедрены в опытную эксплуатацию в Пензенском государственном университете, Пензенском филиале Российского государственного университета инновационных технологий и предпринимательства.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 28 научных конференциях и семинарах, в том числе: XIV, XV и XVI Международных научно-методических конференциях «Университетское образование» (Пенза, 2010–2012); VIII, IX и X Международных научно-методических конференциях «Инновации в науке, образовании и бизнесе» (Пенза, 2010–2012); XV, XVI Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2010–2011);
IV и V Международных научно-практических конференциях «Информационная среда вуза XXI века» (Петрозаводск, 2010–2011); XVIII Всероссийской научно-методической конференции «Телематика-2011» (Санкт-Петербург, 2011); XXXVIII Международной конференции «Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе» (IT+S&E'11) (Украина, Ялта–Гурзуф, 2011); V Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения» (Уфа, 2011); XVIII Международной научно-технической конференции «Информационная среда вуза» (Иваново, 2011); XIV Международной научно-практической конференции «Интеллектуальный потенциал вузов – на развитие дальневосточного региона России и стран АТР» (Владивосток, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 35 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
В статьях, выполненных в соавторстве, лично соискателю принадлежат: в [1] – описание архитектуры системы; в [2] – описание процесса разработки ХД; в [4] – описание методики применения интеллектуального анализа данных в СППР; в [5, 11] – описание информационных технологий, применимых для мониторинга деятельности кафедры; в [6] – описание информационной системы мониторинга деятельности кафедры; в [10] – описание методов аналитической и интеллектуальной обработки и извлечения данных в информационных системах управления.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 177 страницах, списка литературы из
129 наименований, трех приложений, содержит 28 рисунков, 36 формул и
6 таблиц.
