Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Проблема совершенствования информационного обеспечения системы управления высшим учебным заведением 9
1.1. Задачи совершенствования системы управления высшим учебным заведением 9
1.2. Система оперативной обработки управленческой информации как система массового обслуживания 17
1.3. Анализ методов проектирования информационного обеспечения системы управления 29
1.4. Проблема создания экономически эффективной системы оперативной обработки информации 39
ГЛАВА 2. Метод оценки экономической средств автоматизации обеспечения управления вузом 45
2.1. Составляющие критерия экономической эффективности информационной системы оперативной обработки данных 45
2.2. Параметры информационной системы, влияющие на ее эффективность 61
2.3. Оценка экономической эффективности системы с помощью имитационного моделирования 68
2.4. Экономическая эффективность средств автоматизированного проектирования информационной системы 75
ГЛАВА 3. Методика проектирования информащонной обработки данных
3.1. Описание инфологической модели предметной области управления высшим учебным заведением
3.2. Особенности построения концептуальной модели средствами СУБД ИНЕС 86
3.3. Исследование влияния логической структуры базы данных на эффективность функционирования информационной системы 101
3.4. Алгоритм проектирования структуры базы данных 105
ГЛАВА 4. Разработка практических рекомендаций по созданию информационной системы оперативной обработки в АСУ ВУЗ 123
4.1. Совершенствование организационной структуры управления вузом в условиях безбумажной технологии 123
4.2. Проектирование базы данных для системы управления высшим учебным заведением .
4.3. Оценка экономической эффективности спроектированной информационной системы 158
Заключение 162
Список литературы 165
Приложения 176
- Система оперативной обработки управленческой информации как система массового обслуживания
- Оценка экономической эффективности системы с помощью имитационного моделирования
- Особенности построения концептуальной модели средствами СУБД ИНЕС
- Оценка экономической эффективности спроектированной информационной системы
Система оперативной обработки управленческой информации как система массового обслуживания
Применение ЕнД дает преимущества, вытекающие из централизованного управления данными: сокращается избыточность в хранимых данных, устраняется возможность возникновения противоречивости, данные могут использоваться совместно, легко обеспечивается соблюдение стандартов в представлении данных, принятых на вычислительном центре или отрасли; легко поддерживается целостность данных, то есть база данных содержит только правильные данные /37,50,70/
Не случайно в координационном плане НИР по проблемам высшей школы на ХЕ пятилетку предусматривается разработка ряда теоретических и практических вопросов использования банков .данных в вузах. Коллегия Минвуза СССР/29/ определила как главную задачу дальнейшее развитие АСУ вуз на основе применения БнД.
В широкой трактовке банк данных - это хранилище специально подготовленной информации, необходимой для принятия решений различными потребителями в разные моменты времени /77, III/ Специалисты /37,58,68/ рассматривают банк данных как функционально-организационную компоненту, осуществляющую централизованное информационное обеспечение коллектива пользователей или совокупности решаемых в системе задач. Основные составляющие банка данных - система управления базой данных и база данных. Дадим определения терминов, которые используются в работе /85/ . Банк данных (ЕнД) - это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения, централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования этих данных. База данных (БД) - поименованная структурированная совокупность данных, относящихся к конкретной предметной области, компонентами которой могут быть форматированные или (и) неформатированные единицы данных (элементы, группы, записи, файлы), связанные между собой определенным образом на логическом и физическом уровнях представления. Система управления базами данных (СУБД) - комплекс программных и языковых средств общего или специального назначения, необходимый для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации доступа к ним различных пользователей в условиях принятой технологии обработки данных. Ранее показана необходимость оперативного режима функционирования ИИС для дальнейшего совершенствования системы управления вузом. Рассмотрим основные характеристики и требования, предъявляемые к БнД, функционирующему в оперативном режиме. Оперативный режим предполагает выдачу информации из ЕнД по запросам в реальном времени, а также ведение диалога пользователем с БД. Проанализируем, чем должны быть аргументированы требования, предъявляемые к времени ответа на запрос, в разрабатываемой ИСОО системы управления вузом. Для руководителя, использующего терминал с клавиатурой, время ответа определяется как временной интервал между нажатием последней клавиши при вводе сообщения и включением световой индикации на терминале или печатью первого символа ответа.
В идеале хотелось бы иметь очень быстрый ответ на запрос. Однако стоимость получения очень быстрого ответа может быть очень высока /70/ . К тому же, во многих случаях такой ответ не является необходимым для эффективного функционирования системы. Времена ответов в системе могут быть не идентичными. Например, запрос на получение определенных данных может выполняться с более коротким временем ответа, чем требование на изменение этих данных. І уководителю же, запрашивающему информацию, необходим более быстрый ответ. Аналогично, если руководитель дает указание системе выполнить рабочую команду, то он должен получить через несколько секунд подтверждение, что команда принята, понята и может быть выполнена. Однако само выполнение можно отложить. Специалист по анализу ЙС00 системы управления должен рассмотреть все функции, которые будут выполняться системой, и для каждой из них определить типы запросов и необходимое время ответа /69/ . К тому же при задании ограничений на время ответа проектировщику очень важно учитывать и психологические факторі взаимодействия человека с машиной. Психологи выдвигают два требования к времени ответа. Первое из них относится к ожиданию пользователем ответа. В обычном разговоре каждый из участников тратит на ожидание ответа около 2 сек. Ответом может служить простое восклицание или изменение выражения лица, но отсутствие какого бы то ни было ответа в течение 4 сек. покажется неестественным. Появится желание узнать причину такой задержки. Возникает разрыв в цепи высказываемых суждений. В соответствующих экспериментах было показано, что двухсекундный ответ является важной границей эффективности обратной связи.
Второе требование вытекает из того, что человек непроизвольно разбивает свои действия на "группы", выполнение которых может быть легко закончено. Когда такая "группа" действий выполнена, возникает ощущение завершенности. Таким же чувством долж - 21 ны сопровождаться сегменты диалога на терминале.
В так называемой кратковременной памяти человека может храниться только определенное количество информации. Когда кто-либо вводит информацию с абонентского пункта ЭВМ, он в течение процесса ввода хранит данные в своей кратковременной памяти. В это время его не стоит отвлекать, поскольку кратковременная память легко теряет информацию. Прерывание же или задержка в достижении завершенности расстраивает, портит настроение. Психологи высказывают мнение, что степень сложности проблем, решаемых в уме, зависит от количества и вида информации, которая должна храниться в этой памяти. Кратковременная память постоянно рискует потерять свое содержимое под воздействием шума, рассеянности. Это воздействие резко возрастает, когда приходится ждать неестественно долго, как в случае с большим временем ответа. Результат действия этих факторов проявляется в том, что функции, которые человек может и желает выполнять с помощью машины, изменяют свой характер, если задержка ответа больше 2-3 сек. В простом случае, например, при разовом запросе, допустимо большее время ответа /69/
Оценка экономической эффективности системы с помощью имитационного моделирования
Для нахождения среднего значения времени ожидания обслуживания запроса к Щ при любом рассмотренном выше режиме функционирования необходимо найти второй начальный момент длительности обслуживания запроса.
Подставляя выражения (2.27 и 2.28) в формулу (2.25) можно вычислить среднее значение ожидания обслуживания запросов любого типа к БД при бесприоритетном режиме организации обслуживания.
Используя формулу (2.26) и (2.27 и 2.28), получим выраже-ние для вычисления среднего времени ожидания запросов любого при-оритета. Время пребывания любого типа запроса ( Т ) в системе вычисляется как сумма времен ожидания ( v\/ ) и обслуживания ( S ) запроса с помощью выражений (2.25 и 2.27) или (2.26 и 2.27) в зависимости от организации обслуживания запросов БД. Итак, предложенный нами метод позволил получить аналитические выражения для вычисления качественных показателей функционирования БД (Т, В, W} р ) через параметры обработки запроса {п, m,9,}f ) и характеристики НМД. Полученные выражения позволяют вычислить переменные эксплуатационные расходы, связанные с функционированием ЕД, которые являются составной частью критерия экономической эффективности БД на этапе ТП. Отличительная особенность моделирования как метода исследования заключается в возможности исследования таких объектов,прямой эксперимент с которыми невозможен или экономически невыгоден. Имитационная модель - это описание объекта исследования на некотором языке. Составными частями имитационной модели являются описания: элементов, образующих систему; структуры системы, то есть совокупности связей между элементами; свойств среды, в которой функционирует исследуемая система. При проведении имитационного моделирования можно выделить следующие этапы/ 67/ : 1. Создание концептуальной модели. Цель этого этапа -определение общего замысла модели на основе анализа поставленной задачи. На этапе создания концептуальной модели выдвигаются основные гипотезы, фиксируются сделанные допущения, определяется общая методика проведения исследования и производится выбор программных и технических средств. 2. Разработка имитационной модели. Цель этого этапа -создание программы для ЭВМ путем составления алгоритмического описания концептуальной модели. Необходимый элемент выполняемых на данном этапе работ - тщательный анализ адекватности модели.Этап завершается программированием и контрольными испытаниями модели. 3. Моделирование на ЭВМ. Цель этого этапа - сбор на модели статистических данных о поведении исследуемой системы и их обработка для получения требуемых характеристик последней. В первой главе показано широкое применение имитационного моделирования при исследовании и разработке различных проблем АСУ и ЗД, его перспективность. На этапе ТЇЇ базы данных, когда уточняется инфологическая модель ПО, то есть исходные данные для построения концептуальной и внутренней схем БД, целесообразно проведение ИМ. Анализ составляющих критерия ЭЭ, которые определены в предыдущих параграфах, показал значительный удельный вес составляющей переменных затрат ( С!& ) по сравнению с остальными затратами, связанными с функционированием БД в вузе. Построение ИМ работы Щ в ОРР с использованием аналитических выражений, полученных для вычисления переменных затрат через параметры обработки запросов и характеристики НМД, предоставляет большие возможности. Построим ИМ абстрактной БД, функционирующей в ОРР и покажем влияние на переменные эксплуатационные затраты ( Сг ) величины загрузки ИО00 ( р ), параметров обработки запросов ( п, т ) и их интенсивности ( К ). Предположим, что на вход БД поступают 24 различных типа запросов, причем параметры обработки (/7,/77 ) у всех запросов одинаковы и синхронно изменяются при увеличении размеров Щ или реконструкции ее структуры. Одинакова и интенсивность запросов С Л ). Результаты ИМ отражены на рисунках 2.7 и 2.8. На графике (рис. 2.7) зависимости даны для ЙСОО, относящейся к классу систем с относительным ограничением на время пребывания запроса. Хорошо видно, как с увеличением ( п или ҐП ) по запросу растет и величина ( С2 ) приведенных затрат. Причем анализ показывает, что изменение количества обращений ( /7 ) к БД по запросу влияет в большей, степени на величину ( С ),
Особенности построения концептуальной модели средствами СУБД ИНЕС
В настоящее время имеется целый ряд работ, посвященных методам и средствам автоматизации проектирования БД. Однако, специфика имеющихся СУБД требует разработки методики проектирования БД в каждом конкретном случае. Это объясняется тем,что существующие СУБД во многом определяют параметры, от которых зависит оптимизация каждого этапа процесса проектирования: разработка инфологической модели, логическое проектирование, физическое проектирование, оценка результатов.
Отсутствие методических материалов по проектированию ДЦ для СУБД ИНЕС и широкое применение данного пакета (зарегистрирована тысяча организаций) делают актуальной и необходимой разработку, направленную на создание ИСОО под управлением данной СУБД.
Рассмотрим влияние логической организации данных, реализуемой СУБД ИНЕС, на физические характеристики такие, как время доступа, объем служебной и дублирующей информации. Данная СУБД позволяет эффективно реализовать отношения между данными, которые представимы в виде дерева. Возможность установления ссылок между ветвями дерева позволяет реализовать, хотя и менее эффективно, сетевые структуры. Связи между данными в древовидных структурах могут быть реализованы различными методами: - путем физически последовательного размещения данных, что соответствует движению сверху вниз и слева направо по дереву-левосписковая структура; - путем использования указателей; - путем использования справочников и битовых отображений структуры. В ИНЕС реализована левосписковая структура данных. Рассмотрим возможности и особенности динамического метода доступа ОДВД) к данным, который лежит в основе функционирования СУБД ИНЕС, а также может быть использован самостоятельно. ДВД хранит полностью упорядоченный в лексикографическом порядке массив вершин (причем, без предварительной сортировки),произвольным образом разделенный на блоки фиксированного размера. Под базой данных понимается совокупность двух деревьев: дерева описания данных (ДОД) и дерева данных (ДД). ДВД использует для формирования выходных данных дерево описания данных и справочную/16/ . Рис. 3.1. Структура дерева описания данных ДВД обеспечивает одинаковый (прямой) доступ ко всем блокам Собственно, информация, то есть данные с точки зрения пользователя, находятся только в дереве данных. Дерево описания данных отражает логическую структуру данных и содержит сведения о способе представления значений данного в базе данных. В работах /44,55,86/ описан механизм заполнения базы данных и формирования структуры справочной, а также изложен процесс образования цепочки непосредственных и косвенных ссылок при создании Щ и в процессе ее функционирования. Анализ указанного материала помог выявить те особенности, которые необходимо учитывать при создании и проектировании Щ под управлением СУБД ИНЁС: - предметная область может быть представлена в объектах с выделением признаков поиска, которые множество экземпляров объектов при размещении делят на более мелкие непересекающиеся группы; - в случае, когда запросы связаны с получением характеристик по объектам, находящимся в некотором отношении, признаки объектов группируются и тогда при размещении экземпляры разных объектов чередуются в соответствии с признаками поиска, что усложняет поиск по всем экземплярам одного объекта; - информация должна быть сгруппирована таким образом, чтобы минимизировать количество запросов, связанных с обращением к нескольким ветвям; - если не предусмотреть специальных мер по загрузке данных, то можно в случае поступления информации с выходных документов в соответствии с лексикографическим порядком терминальных вершин ДОД получить коэффициент заполнения блока KZOp =0,5; - уменьшить время обращения к данным можно путем размещения справочной и данных на разных накопителях; - запросы формулируются в терминах вершин-узлов ДОД. При отображении инфологической модели ПО вуза средствами СУБД ИНЕС целесообразно некоторый информационный объект QL характеризовать набором основных ff$, І І Іж качественных {KJ ,/=4/Опризнаков.Например, у информационного объекта студент можно выделить факультет, курс, группа - как основные поисковые признаки; успеваемость, посещаемость выступают как качественные признаки. При выявлении основных признаков информационного объекта необходимо разбить множество/ 0% J экземпляров данного объекта в соответствии с признаками на такие подмножества /І , Л. , ..., / , ..., Их , чтобы if LМ- = М6 » то есть весь массив расчленяется на подмассивы без остатка и ни один из них не пересекается с другим. Остальные признаки относятся к качественным признакам, которые не однозначно характеризуют объект.
Рассмотрим характер отношений, существующий между информацион-__ _ ными единицами в ПО вуза. Описание возможных отношений выполним при помощи аппарата, предложенного в /54/ . Между различными объектами, свойствами объектов и объектами и их свойствами существуют всевозможные объективные, определяемые предметной областью отношения, которые при информационном отображении объектов и присущих им свойств переносятся на отношения между составными единицами информации, отображающими объекты с разных сторон, и реквизитами, отображающими отдельные свойства объектов.
Отношения между СЕЙ и их составляющими, в том числе реквизитами, информационны по своей природе, отображая реально существующие взаимосвязи, и многообразны по своему характеру, внутреннему механизму, математической интерпретации.
Оценка экономической эффективности спроектированной информационной системы
Совершенствование технологии управления путем создания информационной системы оперативной обработки данных потребует изменений и в организационной структуре системы управления вузом.
При этом іусинов Ф.М. /99 , с. 39/указывает, что "при совершенствовании технологии и организационных структур аппарата управления производством на действующих промышленных предприятиях необходимо сначала уточнить процессы, функции и цели отдельных линейных руководителей и функциональных структурных подразделений". Отмечается,что в дальнейшем на основе изучения существующих потоков информации необходимо установить объективно необходимые взаимосвязи между линейными руководителями и функциональными подразделениями. Подчеркивается также,что информационные потоки составляют ту количественную и качественную основу разработки рациональной технологии процессов управления, на которой уточняется организационная структура и завершается ее юридическое оформление.
Рассмотрим изменения, которые должны произойти в организационной структуре вуза, при создании интегрированной базы данных для подсистем первой очереди АСУ вуз и при наличии доступа к БД с терминалов.
Для этого,как указывалось,необходимо проанализировать существующие информационные потоки.Проанализируем функциональные связи между подразделениями в МЭИ им.П.Тольятти,которые существуют при решении задач подсистем первой очереди. Задачи учета контингента студентов сводятся к следующим - учет изменений контингента студентов; - составление ежемесячной отчетности по движению студентов; - составление годовой статистической отчетности по установленным формам. Изменение контингента студентов осуществляется по двум направлениям - изменения численности контингента студентов, связанные с зачислением, отчислением; - внутренние перемещения студентов, изменение фамилии. В работах по решению комплекса задач по "Учету контингента студентов" принимают участие следующие подразделения института - планово-финансовый отдел (ПФО); - учебный отдел; - бухгалтерия; - юрист; - канцелярия; - деканаты. Ежемесячно ШО делает сводки по массиву контингента и обязан на основании приказов и распоряжений вносить изменения,связанные с зачислением, отчислением, внутренним перемещением и изменением фамилий. Основанием для приказов и распоряжений служит личное заявление студента и проект приказа, сформированный деканатом. Правомочность приказов и распоряжений устанавливает юрист института. На основании приказов и распоряжений - бухгалтерия производит начисление стипендий; - отдел кадров корректирует личные дела студентов; На рис. 4.1 представлена схема информационных потоков,существущих в ЛИЭИ имени П.Тольятти для решения комплекса задач по учету контингента студентов. Анализ существующих информационных потоков по указанным задачам показывает, что наличие ИЙС и выдача информации по запросам на терминалы позволит значительно сократить документооборот и уменьшить информационные потоки между подразделениями. Даже при сохранении схемы формирования приказов и распоряжений отпадает необходимость ведения личных дел в отделе кадров и учебных карточек студентов в деканатах. Вся информация по студентам будет храниться в БД и по необходимости может быть выдана в любое подразделение института на терминал. В связи с этим приказы ректора и распоряжения из канцелярии не треоуют размножения, а поступают прямо на ВЦ для внесения соответствующих изменений в Щ. При формировании форм отчетности не потребуется взаимосвязи между несколькими подразделениями (деканат, учебный отдел, ШО), а требуемая информация может быть получена прямо с ВЦ подразделением, отвечающим за отчетность. Работники деканата,ПФО и учебного отдела освобождаются от рутинной работы по составлению форм отчетности по контингенту студентов, а также от формирования информации по различным запросам. Требуемые данные могут быть выданы оперативно по запросу на терминал в ректорате, парткоме, профкоме и так далее, что невозможно в настоящее время.
