Проектирование автоматизированной информационной системы управления высшим учебным заведением

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Широкое использование вычислительной техники в различных отраслях деятельности обусловлено необходимостью автоматизации процессов обработки, и хранения информации. В различных областях человеческой деятельности находится применение информационной системы.

Особое место информационной системы занимает в учебном процессе. Использование информационных систем в учебном процессе в высшей школе позволяет решать следующие задачи:

- Распределение предметов по кафедрам

- Распределение учебной нагрузки по преподавателям

- Учет профессорского преподавательского состава по кафедрам

- Распределение студентов по факультетам и учебным группам.

Объектом исследования является процесс автоматизации деятельности методиста по кафедрам, для которого важно иметь оперативную информацию.

Целью дипломного проекта является проектирование, реализация и последующее внедрение автоматизированной информационной системы для автоматизации кафедры вуза. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Изучить теорию управления образовательными учреждениями и вузами;

- Изучить проблемы организации управления вузом;

- Проанализировать деятельность кафедры и построить процессную модель;

- Спроектировать информационную систему;

- Частично реализовать программное обеспечение системы;

- Получить и проанализировать результаты проделанной работы.

Материал в дипломном проекте располагается в той последовательности, в которой происходило его изучение и обработка.

В первом разделе дипломного проекта рассматриваются общие теоретические вопросы организации управления вузом и проблемы качества образования, приведен опыт других вузов. Также приведен обзор программных продуктов. Во втором разделе дипломного проекта описывается объект дипломного проектирования - кафедра, дается краткая характеристика. Также представлен технический проект, содержащий структуру системы и ее взаимосвязь с другими системами, приведены основные проектные решения по структуре, информационному, программному и техническому обеспечению и описание основных методов решений. В третьем разделе дипломного проекта дается описание тестирование системы. В заключении приводятся результаты, достигнутые в ходе дипломного проектирования.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Аспекты разработки ПО АИС

Под автоматизированной информационной системой (АИС) понимается совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением, передачей и обработкой информации.

АИС, основанная на базе данных, служит для сбора, накопления, хранения информации, а также ее эффектного использования для различных целей. Информация представляется в виде данных, хранимых в памяти ЭВМ. При проектировании АИС, с одной стороны, решается вопрос о том, какие сведения и для каких целей будут содержаться в системе, с другой - как соответствующие данные - будут организованы в памяти ЭВМ, и как они будут обрабатываться при эксплуатации АИС.

По сферам применения и правилам организации различают два основных класса АИС, основанных на базе данных: информационно - поисковые (ИПС) и системы обработки данных (СОД). ИПС ориентированы, как правило, на извлечение подмножества хранимых данных удовлетворяющих некоторому поисковому критерию. Пользователя ИПС интересуют в основном сами извлекаемые из базы данных сведения, а не результаты их обработки.

В зависимости от характера информационных ресурсов, с которыми имеют дело АИС, их подразделяют на документальные и фактографические системы.

Фактографические АИС хранят сведения об объектах предметной области, их свойствах и взаимодействиях. Сведения о каждом объекте могут поступать в систему из множества различных источников. Фактографические АИС обычно принадлежат к классу систем обработки данных.

Основные компоненты документальной ИПС:

- Программные средства;

- Поисковый массив документов;

- Средства поддержки информационного языка системы.

Программные средства ИПС служат для организации управления данными (ввода, хранения, защиты, поиска и выдачи). Поисковый массив документов в ИПС обычно называется базой данных. Он представляет собой набор о документах и организованный так, чтобы обеспечивать быстрый поиск документов. Описание документа зависит от предметной области и состоит из значений атрибутов, характеризующих содержание документа.

Разработка любой АИС начинается с определения предметной области.

Основная цель АИС - хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей. К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.

Выделяют четыре типа АИС:

1) Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации;

2) Объединяющий несколько процессов в одной организации;

3) Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций;

4) Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.

При этом наиболее распространенными и перспективными считаются: фактографические, документальные, интеллектуальные (экспертные) и гипертекстовые АИС. Для работы с АИС создают специальные рабочие места пользователей (в том числе работников), получившие название "автоматизированное рабочее место" (АРМ).

АРМ - комплекс средств, различных устройств и мебели, предназначенных для решения различных информационных задач.

Общие требования к АРМ: удобство и простота общения с ними, в том числе настройка АРМ под конкретного пользователя и эргономичность конструкции; оперативность ввода, обработки, размножения и поиска документов; возможность оперативного обмена информацией между персоналом организации, с различными лицами и организациями за ее пределами; безопасность для здоровья пользователя. Выделяют АРМ для подготовки текстовых и графических документов; обработки данных, в том числе в табличной форме; создания и использования БД, проектирования и программирования; руководителя, секретаря, специалиста, технического и вспомогательного персонала и другие. При этом в АРМ используются различные операционные системы и прикладные программные средства, зависящие, главным образом, от функциональных задач и видов работ (административно-организационных, управленческих и технологических, персонально - творческих и технических).

АИС можно представить как комплекс автоматизированных информационных технологий, составляющих ИС, предназначенную для информационного обслуживания потребителей.

Информационные системы (ИС) являются обычным программным продуктом, но они имеют ряд существенных отличий от стандартных прикладных программ и систем.

Для любых информационных систем имеются общие характеристики:

- ИС предназначены для сбора, хранения и обработки информации, поэтому в основе любой из них лежит среда хранения и доступа к данным;

- ИС ориентированы на конечного пользователя, не имеющего навыков работы на компьютере, поэтому их интерфейс должен быть удобным, понятным, должен предоставлять пользователю все необходимые для работы функции, но в то же время должен ограничивать его поле деятельности.

При разработке информационных систем приходится решать две основные задачи:

1. Задачу разработки базы данных, предназначенной для хранения информации.

2. Задачу разработки графического интерфейса пользователя клиентских предложений.

Система управления базой данных (СУБД) является неотъемлемой частью любой ИС. Тип используемой СУБД обычно определяется масштабом информационной системы - малые ИС могут использовать локальные СУБД, в корпоративных же ИС потребуется мощная клиент - серверная СУБД, поддерживающая многопользовательскую работу.

Первым шагом в проектировании информационных систем является получение формального описания предметной области, построение полных и непротиворечивых функциональных и информационных моделей ИС. Это сложная, трудоемкая и длительная по времени работа, кроме того, следует помнить о том, что в процессе создания ИС, потребности пользователей могут измениться или уточняться, что еще более усложняет разработку и сопровождение систем.

Очень важный класс задач решается при проектировании информационных систем. Это создание удобного и соответствующего целям ИС пользовательского интерфейса, более того, от качества интерфейса зависит эффективность использования систем.

Классификация информационных систем.

Чаще всего информационные системы классифицируются по следующим признакам:

Классификация по масштабу:

1. Одиночные - реализуются на автономном компьютере (сеть не используется). Подобные приложения разрабатываются с помощью Clipper, FoxPro, Paradox, dBase и Access.

2. Групповые - ИС ориентированы на коллективное использование информации членами рабочей группы и строятся на базе локальной сети. В данном случае используются серверы баз данных или SQL - серверы.

3. Корпоративные - ИС ориентированы на крупные компании и могут поддерживать территориально разнесенные узлы или сети. Для таких систем характерна архитектура клиент - сервер со специализацией серверов или же многоуровневая архитектура.

Классификация по сфере применения:

1. Система обработки транзакций.

2. Система принятия решений.

3. Информационно - справочная система.

4. Офисные информационные системы.

Классификация по способу организации:

1. Системы на основе архитектуры файл - сервер.

2. Системы на основе клиент - сервер.

3. Системы на основе многоуровневой архитектуры.

4. Системы на основе Интернет/интранет технологии.

Автоматизированная информационная система:

Рис. 1. Основные компоненты и технологические процессы АИС

АИС могут быть достаточно простыми (элементарные справочные) и сложными системами (экспертные и др., предоставляющие прогностические решения). Даже простые АИС имеют многозначные структурные отношения между своими модулями, элементами и другими составляющими. Это обстоятельство позволяет отнести их к классу сложных систем, состоящих из взаимосвязанных частей (подсистем, элементов), работающих в составе целостной сложной структуры.

ПО АИС - это совокупность программ и программных средств, реализующих решение задач АИС, обеспечивающих рациональное функционирование комплекса технических средств (КТС) и информационной базы, а также осуществляющих рациональное взаимодействие человека и КТС.

В состав ПО входят:

- общесистемные программы;

- специальные (прикладные) программы;

- инструктивно-методические материалы по применению средств ПО;

- персонал, занимающийся его разработкой и сопровождением.

К общесистемному ПО относятся программы, рассчитанные на широкий круг пользователей и предназначенные для организации вычислительного процесса и решения часто встречающихся задач обработки информации. Они позволяют расширить функциональные возможности ЭВМ, автоматизировать планирование очередности вычислительных работ, осуществлять контроль и управление процессом обработки данных, а также автоматизировать работу программистов.

Специальное ПО - совокупность программ, разрабатываемых при создании АИС конкретного функционального назначения. Оно включает пакеты прикладных программ, осуществляющих организацию данных и их обработку при решении функциональных задач.

Проектирование информационных систем -- процесс создания и внедрения проектов комплексного решения экономических задач по новой технологии.

Сюда включается детальная разработка отдельных проектных решений, их анализ, апробация и внедрение. Качественное проектирование и внедрение являются основной предпосылкой эффективного функционирования системы при постоянном совершенствовании ее обеспечивающих и функциональных составляющих.

Рис. 2. Проектирование информационных систем

Цель всех этих работ состоит не только в компьютеризации информационных потоков, но и в совершенствовании самого управления и организации основной деятельности экономического объекта. Поэтому первый руководитель должен иметь представление об имеющихся на рынке технических и программных средствах, тенденциях в их развитии, основных принципах проектирования АИС.

В каждом подразделении организации должен быть назначен сотрудник, ответственный за проектирование и внедрение АИС, который собирает нужную информацию, подбирает технику и программные средства, ведет обучение персонала, руководит внедрением и анализом функционирования информационных систем.

Принципы проектирования АИС

Массовое проектирование АИС базируется на таких основополагающих принципах, как эффективность, контроль, совместимость, гибкость, системность, развитие, стандартизация и унификация.

Принцип эффективности заключается в том, что выгоды от новой автоматизированной системы должны быть равными или больше расходов на нее.

Принцип контроля требует, чтобы информационная система обладала механизмами для защиты имущества фирмы, ее данные были бы достаточно надежны для принятия управленческих решений.

Принцип совместимости предполагает, что проект системы будет учитывать организационные и человеческие факторы предприятия. Иными словами, система должна учитывать организационную структуру предприятия, а также интересы, квалификацию и отношение людей, выполняющих различные функции.

Принцип гибкости требует от системы возможности расширения без проведения больших изменений. Например, в новую автоматизированную систему учета можно легко ввести новые счета в план счетов, если он изменился, новые хозяйственные операции и др.

Принципы системности позволяют исследовать объект как единое целое во взаимосвязи всех его элементов. На базе системного подхода применяется и метод моделирования, позволяющий моделировать изучаемые процессы вначале для анализа, а затем и синтеза создаваемых систем.

Принцип развития заключается в непрерывном обновлении функциональных и обеспечивающих составляющих системы.

Принцип стандартизации и унификации предполагает использование уже накопленного опыта в проектировании и внедрении АИС посредством программирования типовых элементов, что позволяет сократить затраты на создание АИС.

Основные фазы проектирования

Совокупность ступеней развития от возникновения до полного завершения принято разделять на фазы (стадии, этапы).

Фазы развития информационной системы:

1. Формирования концепции;

2. Разработка технического задания;

3. Проектирования;

4. Изготовление;

5. Ввод системы в эксплуатацию.

Вторую и частично третью фазу принято называть фазами системного проектирования, а последние две - фазами реализации.

Рассмотрим фазы развития ИС более подробно.

Концептуальная фаза. Главным содержанием работ на этой фазе является определения проекта разработка его концепции, включающая:

1. Формирование идеи, постановку целей;

2. Формирования ключевой команды проекта;

3. Изучения мотивации и требования заказчика и других участников;

4. Сбор исходных данных и анализ существующего состояния;

5. Определения основных требований и ограничений, требуемых материальных, финансовых и трудовых ресурсов.

6. Сравнительную оценку альтернатив.

Представления предложений, их экспертизу и утверждение.

Разработка технического предложения.

Главным содержанием этой фазы является разработка технического предложения и переговоры с заказчиком о заключении контракта. Перечень работ этой фазы:

1. Разработка основного содержания проекта, базовой структуры проекта.

2. Разработка и утверждение технического задания.

3. Планирование, декомпозиция базовой структурной модели проекта.

4. Составление сметы и бюджета проекта, определение потребности в ресурсах.

5. Разработка календарных планов укрупненных графиков работы.

6. Подписание контракта с заказчиком.

7. Ввод в действие средств коммуникации участников проекта и контроля за ходом работ.

На этапе проектирования определяются подсистемы, их взаимосвязи, выбираются наиболее эффективные способы выполнения проекта и использование ресурсов. Характерные работы этой фазы:

1. Выполнение базовых проектных работ;

2. Разработка частных технических заданий.

3. Выполнение концептуального проектирования.

4. Составление технических спецификация и инструкций.

5. Представление проектной разработки, экспертизы и утверждение.

На этапе разработки производится координация и оперативный контроль работ по проекту, осуществляется изготовления подсистем, их объединение и тестирование. Основное содержание:

1. Выполнение работ по разработке программного обеспечения.

2. Выполнение подготовки по внедрению системы.

3. Контроль и регулирование основных показателей проекта.

Ввод системы в эксплуатацию.

Основные виды работ:

1. Комплексные испытания.

2. Подготовка кадров для эксплуатации создаваемой системы.

3. Подготовка рабочей документации, сдача системы заказчику и ввод ее в эксплуатацию.

4. Сопровождение, поддержка, сервисное обслуживание.

5. Оценка результатов проекта и подготовка итоговых документов.

6. Разрешение конфликтных ситуаций и закрытие работ по проекту.

7. Накопление опытных данных для последующих проектов, анализ опыта, состояние, определение направлений развития.

Модели жизненного цикла информационных систем

Сравнительная характеристика

Каскадная

Достоинства:

1. На каждом этапе разрабатывается набор законченной проектной документации

2. Можно планировать сроки завершения работ и зарплаты, которые напрямую зависят от сроков.

Недостатки:

1. Существенная задержка улучшения результатов, то есть проектировщики следующего этапа должны ждать результатов предыдущих разработок, то есть завершение работы предыдущей группы.

2. Невозможность исправить ошибки на текущем этапе, нужно возвращаться назад.

3. Необходимость постоянного согласования изменений в проекции, которая неизбежно возникает при выполнении работ.

4. Информационная перенасыщенность каждого из этапов, проблемы, возникающие при изменении состава разработчиков

1. Сложность управления - требуется твердая рука для согласования сроков выполнения проекта

2. Высокий уровень риска, только 16,2% (по данным статистики в США) укладываются в срок и в бюджет

Спиральная модель предполагает итерационный (Iteration - повторение), т.е. повторять цикл до тех пор, пока результат max не приблизится к желаемому.

Достоинство:

1. Легко вносить изменение в проект, меньше зависимость этапов друг от друга

2. Отдельные элементы постоянно интегрируются в едином целом

3. Уменьшение уровня риска. Риски обнаруживаются обычно в начале разработки, когда еще проще вернуться на исходные позиции и исправить возникшие проблемы

4. Достаточная гибкость в управлении проектом. Можно уменьшить время разработки за счет уменьшения функциональности системы или воспользоваться продукцией сторонних фирм, т.е. готовыми разработками. Это значительно сократит расходы на разработку и даст возможность сократить сроки, т.е. предоставить Ваш продукт на рынок раньше конкурентов

5. Упрощается повторное использование компонентов

6. Получаем более надежную и устойчивую систему

7. Легче совершенствовать процесс разработки

Завершение итераций должно происходить строго в соответствии со сроками и планом. Таким образом, каждый виток спирали соответствует созданию фрагмента или версии программного изделия, на нем уточняются цели и характеристики проекта, определяется его качество, планируются работы следующего витка спирали. На каждой итерации углубляются и последовательно конкретизируются детали проекта, в результате чего выбирается обоснованный вариант, который доводится до окончательной реализации. Использование спиральной модели позволяет осуществлять переход на следующий этап выполнения проекта, не дожидаясь полного завершения работы. Главная задача каждой итерации - как можно быстрее создать работоспособный продукт, который можно показать пользователям системы.

Преимущества спиральной модели:

1. Итерационная разработка существенно упрощает внесение изменений в проект.

2. При использовании спиральной модели отдельные элементы информационной системы интегрируются в единое целое постепенно.

3. Уменьшение уровня рисков. Данное преимущество является следствием предыдущего, т. к. риски обнаруживаются именно во время интеграции. Поэтому уровень рисков максимален в начале разработки проекта.

4. Итерационная разработка обеспечивает большую гибкость в управлении проектом. Можно сократить сроки разработки за счет уменьшения функциональности системы или использовать в качестве составных частей системы продукцию сторонних фирм вместо собственных разработок. Это актуально в условиях конкурентной борьбы, когда надо противостоять продвижению изделия конкурентов.

1.2 Анализ существующих АИС в области образования

Автоматизированная информационная система «Сельское административное образование» (АИС САО) представляет собой территориально распределенную трехуровневую автоматизированную информационную систему. АИС САО функционирует в сельских населенных пунктах - на уровне сельской администрации, в муниципальных районах - на районном уровне, в муниципальных администрациях субъектов РФ - на уровне субъекта РФ.

Назначение:

АИС САО предназначена для комплексной автоматизации похозяйственного учета в субъектах РФ, формирования, ведения и использования баз данных о населении жилищных и жилых фондов.

Цели разработки:

АИС САО создана в целях:

- Улучшение качества управления в органах государственной власти и местного самоуправления субъектов РФ.

- Повышения эффективности управления социально- экономическим развитием сельских населенных пунктов.

- Повышения эффективности планирования деятельности органов власти.

- Обеспечения сбора налогов в бюджеты всех уровней.

- Обеспечения контроля миграционных процессов.

- Повышения эффективности работы органов власти в чрезвычайных ситуациях.

- Осуществления поддержки субъектов малого сельскохозяйственного бизнеса.

История внедрения АИС

Первая версия АИС САО была выпущена в феврале 2003 года, и установлена в двух сельских администрациях ХМАО и в одной администрации Воронежской области. В том же 2003 году были выпущены еще две версии системы, к работающим с комплектом АИС. С тех пор, ежегодно разработчики выпускают по 2-3 версии системы. С выпуском каждой следующей версии неуклонно растет популярность АИС САО и число ее пользователей.

АИС САО уровня сельского административного образования состоит из следующих подсистем:

- Учет хозяйственных книг

- Информационно-справочное обслуживание

- Информационное взаимодействие

- Административное обслуживание

- Учет объектов на территории САО

- Делопроизводство

- Учет физических лиц

- Расчет местных налогов

- Учет договоров аренды.

- Задачи подсистемы «Учет хозяйственных книг»

- Учет движения записей хозяйственной книги

- Учет хозяйств

- Учет членов хозяйств

- Учет земельных участков хозяйств

- Учет жилого фонда хозяйств

- Учет скота хозяйств

- Учет технических средств хозяйства

Задачи подсистемы «Информационно - справочное обслуживание»

- Выпуск справок и выписок

- Введение Адресно-справочной картотеки

- Выпуск статических форм

- Выпуск отчетов

- Выпуск отчетов оценки развития

- Генератор запросов

Сетевой программный комплекс АИС "ЗНАК" - это открытая тестовая среда, позволяющая обеспечить основные виды контроля качества предметных знаний учащихся и анализ результатов контроля.

Комплекс позволяет подготовить материал и организовать контрольное тестирование как в компьютерном, так и в бес компьютерном варианте, автоматизировать процессы сбора, обработки и анализа результатов тестирования. АИС "ЗНАК" может использоваться педагогическим коллективом и как самодостаточная тестовая среда, и в интеграции с АИСУ "ПараГраф".

Применение комплекса позволяет:

- создавать новые и редактировать существующие логические структуры курсов, необходимые для проведения детализированного, многофакторного анализа результатов контрольного тестирования учащихся;

- создавать тестовые задания в привязке к структуре учебного курса;

- формировать различные виды тестов из созданных заданий;

- организовать тестирование как в компьютерном, так и в бес компьютерном варианте;

- автоматизировать обработку результатов тестирования и получение таких показателей, как рейтинг учебных достижений, степень обученности, качество знаний учащихся класса;

- организовать обмен методическими и контрольно-измерительными материалами между различными образовательными учреждениями c помощью системы экспорта-импорта.

Для решения проблемы эффективного управления в рамках Федеральной программы «Федерально-региональная политика в науке и образовании» был разработан проект «Развитие информационной системы вузы Алтая».

Целью данного проекта являлось обеспечение эффективного взаимодействия органов государственного управления (федерального и краевого уровня) по координации деятельности высших учебных заведений субъекта Федерации на базе использования информационных и технологий.

Работа над проектом была разбита на несколько этапов:

- Систематизация и определение перечня исходных показателей, характеризующих деятельность вузов;

- Установление выходных параметров системы и формы их представления для анализа деятельности вузов региона;

- Постановка задачи и проектирование программной оболочки информационной системы в целом и входящих в нее подсистем;

Разработка структуры баз данных входящих в информационную систему «Вузы Алтая»;

Информационная система (ИС) «вуза Алтая» в составе взаимоувязанных баз данных, каждая из которых характеризует отдельный вуз региона;

Технология сбора от вузов региона;

Web-сайт «вузы Алтая» для регионального органа управления образованием (компонента администрации Алтайского края);

Программный модуль сбора информаций от вузов, созданный на Web- сайте регионального управления образованием и работающий в интерактивном режиме;

Проект правил пользования информационной системы « Вузы Алтая», нормативного документа, регламентирующего порядок сбора и представления информации о вузах региона в региональный орган управления образованием.



2. РАЗДЕЛ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1 Постановка задачи

Разработать автоматизированную информационную систему для гуманитарного института, которая позволяет обрабатывать информацию базы данных студентов.

Данная автоматизированная информационная система должна позволять хранить информацию о студентах, преподавателях, и производить различные манипуляции над данными. Автоматизированная информационная система должна использоваться на кафедрах гуманитарного института методистами для оперативного получения информации об учебных группах, студентах, дисциплинах читаемых учебным группам и преподавателями кафедр, читающих эти дисциплины в учебном заведении.

2.2 Описание предметной области

Образование - это процессы и одновременно результаты этих процессов, представленные в виде определенного набора знаний, навыков, умений, культурных и нравственных установок, приобретаемых личностью. Применительно к высшему образованию - это процессы и виды деятельности вузов, направленные на подготовку специалистов в той или иной области на основе передачи обучающимся определенной совокупности теоретических и практических знаний, необходимых для реализации успешной профессиональной деятельности. Кроме того, высшее образование предполагает, что выпускники вуза должны обладать высоким культурным уровнем развития.

Важнейшая задача сферы образования - удовлетворение образовательных потребностей общества в целом и каждого обучаемого в частности. Потребности общества - иметь людей готовых разрабатывать конструкции и технологии, производить, организовывать и управлять, осуществлять подготовку новых поколений, обеспечивать существование и развитие человека и общества. Потребности обучаемого - иметь гарантированную профессию и уровень знаний, достаточный для реализации его способностей, продвижения по иерархии, престижа, получения определенного дохода. Образовательные потребности каждого субъекта различны, поэтому, чем шире спектр образовательных услуг, тем больше возможность у потребителя найти образ своей потребности.

Все больше ВУЗов России используют АИС, которые позволяют вести полные учет и планирование учебных часов, расчет и выдачу стипендии и забортной платы, контроль за успеваемостью студентов.

Любая автоматизированная информационная система для студентов высшего учебного заведения, должна иметь следующие возможности:

- учет персонала и контингента;

- создание штатного расписания;

- расчет и выдача стипендии и заработной платы;

- учет оплаты за обучение;

- учет проживающих в общежитии;

- расчет бюджет рабочего времени за месяц;

- контроль за отработанным временем сотрудника;

- учебное планирование (распределение дисциплин по семестрам, составление графика работы преподавателя);

- хранение учебных документов в централизованной базе данных;

- контроль за успеваемостью студентов.

При этом большое значение имеет механизм управления учебно-педагогическим процессом на уровне коллектива высшего учебного заведения. Организация образовательного процесса должна обеспечивать академические свободы для преподавателя по выбору методов и форм организации учебного процесса, а для студента - по выбору своей образовательной "траектории".

Если рассматривать высшее учебное заведение с точки зрения системного подхода, то ее основными элементами являются сотрудники: заведующий кафедрой, его заместитель, преподаватели, методисты, заведующие лабораториями, инженеры. Каждый элемент системы выполняет свою определённую задачу, но именно взаимосвязь элементов обеспечивает выполнение главной задачи системы - обучение студентов.

Все элементы данной системы связаны между собой и образуют структуру, так как при отсутствии какого-либо элемента система просто не будет существовать.

Взаимодействие системы с внешней средой осуществляется путём определения материальных, энергетических и информационных связей. Информационную связь обеспечивает реклама. С помощью неё абитуриенты могут узнать об условиях поступления и обучения на кафедре, о самой специальности. Сотрудничество с поставщиками и производителями оборудования и материалов - это материальные связи. Согласованность действий сотрудников, взаимосвязь и взаимодействие элементов - это механизмы обеспечения единства и целостности системы.

В предметной области ИС можно выделить ряд объектов, субъектов и прецедентов.

Объектами являются:

- Преподаватель, ведущий занятия в учебной группе.

- Изучаемый предмет.

- Кафедра, профиль которой закрепляет за ней предмет.

- Студент, обучающий в определенной группе.

- Факультет специализации.

- Учебная группа факультета.

Субъектами деятельности в предметной области являются администратор базы данных и пользователь ИС.

Распределение прецедентов зависит от пользователя ИС. Администратор базы данных - представитель вычислительного центра академии, владеющий приёмами создания и обслуживания реляционных БД. Пользователь системы - методист кафедры.

2.3 Проектирование информационно-логической модели базы данных

Методология проектирования информационных систем на основе концептуального моделирования предметной области- одна из наиболее часто используемых. Она представляет собой структурированный процесс создания систем, который обычно разбивается на следующие шаги: анализ, проектирование, программирование, тестирование и внедрение.

При концептуальном моделировании предметной области и применении технологии БД наиболее сложной задачей является выявление информационных и функциональных (динамических связей) между объектами реального мира.

Информационная структура предметной области содержит все объекты и их связи, которые необходимы для построения ИС, а функциональная структура определяет, каким образом используются и обрабатываются эти объекты. Информационная и функциональная структуры совместно обеспечивают полную спецификацию информационную систему.

Создание ИС на основе методологии концептуального проектирования предполагает четыре этапа проектирования:

Сбор и анализ информационных потребностей пользователей и системный анализ предметной области;

Построение концептуальной (понятийной) модели предметной области;

Создание концептуальной модели базы данных;

Разработку системы с помощью инструментальных средств выбранной СУБД.

Заключительный этап проектирования тесно связан с возможностями инструментальных средств конкретных СУБД.

Данный этап в свою очередь разбивают на следующие шаги:

Логическое проектирование БД;

Физическое проектирование БД;

Реализация приложений;

Построение моделей начинается с построения диаграмм. Для достижения этих целей используются диаграммы UML (Use case diagrams).

Базовые понятия UML

Язык UML базируется на трех фундаментальных понятиях: сущность, отношение и диаграмма

Сущность - это объект проектируемой системы, который целостно представляется в абстрактном виде.

Отношение описает способ и форму связи между сущностями.

Диаграмма - это визуальное представление набора сущностей с отношениями между ними. Диаграмма формируется с помощью набора предопределенных графических элементов языка.

В системе Delphi 2006 поддерживаются две версии языка UML: версия UML 1.5 и версия UML 2.0. В версии UML 1.5 насчитывается девять классов диаграмм: диаграммы классов, диаграммы объектов, диаграммы прецедентов, диаграммы последовательности, диаграммы кооперации, диаграммы состояний, диаграммы деятельности, диаграммы компонентов и диаграммы развертывания. В версии UML 2.0 насчитываются тринадцать классов диаграмм. К новым классам диаграмм в версии UML 2.0 относятся диаграммы компонентов, диаграммы внутренней структуры, диаграммы машин состояний и диаграммы взаимодействия.

Диаграмма классов

Диаграмма классов - один из наиболее важных и наиболее распространенных среди программистов видов программ UML. Поэтому диаграммы классов задействованы в системе Delphi и технологии ECO в качестве основного инструмента моделирования.

Класс в языке UML - это структура, шаблон абстрактного понятия. Это понятие практически эквивалентно понятию класса в объектных языках программирования (в частности, Delphi). На основе класса в процессе работы программы создается множество одинаковых по своему построению объектов.

Диаграмма классов - это диаграмма, описывающая используемые в проекте классы, их поля, и методы, а также схемы наследования и взаимосвязей между ними.

Диаграмма классов описывает статическую, неизменную структуру приложения. Временные характеристики, последовательности выполнения тех или иных операций в диаграммах этого типа не рассматриваются.

На UML диаграммах пиктограммы прецедента и актера обычно располагаются рядом. В совокупности они могут описывать внешнюю границу компьютерной системы.

Диаграмма прецедентов

Диаграмма прецедентов предназначена для построения обобщенной абстрактной модели приложения, понятной неспециалистам. Этот тип диаграмм обычно применяется не на этапе разработки и не для создания конкретной модели компьютерной программы, а на самых первых шагах общения с заказчиком и выработки начальных требований.

Диаграмма прецедентов или вариант использования демонстрирует, как будущая система должна работать с точки зрения пользователя и каково ее функциональное поведение. Детали программной реализации при этом опускаются.

Актеры

Каждый вариант использования проектируемой системы отображает процесс взаимодействия с системой пользователя, выступающего в определенной роли (например Бухгалтер, Директор или Менеджер). Ролевое представление об исполнителе, взаимодействующем с программой принято называть актером. В качество актеров рассматривают не только будущих пользователей, но и любые внешние объекты, взаимодействующие с системой.

Диаграмму прецедентов создают командой контекстного пространства моделирования: Add-> Other Diagram -> Use Case Diagram (Добавить -> Другая диаграмма -> Диаграмма прецедентов).

В данном разделе мы рассмотрим этапы построения информационно - логической модели базы данных.

2.3.1 Проектирование концептуальной модели

Концептуальная модель предметной области ориентирована на восприятие человека (пользователя и разработчика), а не на обработку данных в ЭВМ. Именно с помощью этой модели разработчики ИС достигают высокого уровня понимания существа информационных потребностей пользователей.

В методологиях проектирования, основанных на непосредственном создании концептуальной модели предметной области, основной задачей является получение формального (независимого от СУБД) описания предметной области, которая должна моделироваться в БД. При этом проектирования и методология проектирования должны поддерживать как получение от пользователей знаний о свойствах предметной области, так и на отображение этих упорядоченных составляющих собственно концептуальную модель предметной области.

Диаграмма прецедентов предназначена для построения обобщенной абстрактной модели приложения, понятной неспециалистам. Этот тип диаграмм обычно применяется не на этапе разработки и не для создания конкретной модели компьютерной программы, а на самых первых шагах общения с заказчиком и выработки начальных требований.

Диаграмма прецедентов или вариант использования демонстрирует, как будущая система должна работать с точки зрения пользователя и каково ее функциональное поведение. Детали программной реализации при этом опускаются.

Требования к проекту сформулируем с помощью диаграмм прецедентов. На рисунке 3 показана UML диаграмма прецедентов администратора БД. Как видно из рисунка, основная задача администратора - изменение структуры БД и ввод основного массива данных с возможностью корректировки.

Прецеденты пользователя БД показана на рисунке 4. Из рисунков видно, что методист работает с информацией по профессорско-преподавательскому составу (ППС) и непосредственно со студентами

Рис. 3. Прецеденты - администратор

На UML диаграммах пиктограммы прецедента и актера обычно располагаются рядом. В совокупности они могут описывать внешнюю границу компьютерной системы.



Рис. 4. Прецеденты методиста

Стрелка указывает на главную таблицу в связи «Один ко многим» это сторона «Один». Символы PK (Primary Key) и FK (Foreign Key) используются для обозначения атрибутов сущности, которые являются главными ключами и внешними ключами при организации связей. Составим словарь сущностей концептуальной модели. Для удобства представим словарь в табличном виде.

Выделим в предметной области ИС, пользуясь технологией ER моделирования сущности и связи между ними. На рисунке 5. показана концептуальная модель предметной области ИС в нотации ER MS Visio.



Таблица 1

Сущности предметной области

Порядковый номер	Условное обозначение	Описание
1	КAFEDRA	Сведения о кафедре
2	PREPDVTL	Информация о преподавателе
3	ATTR_PREP	Атрибуты преподавателя
4	PREDMET	Информация о предметах
5	FAKULTET	Список факультетов
6	ATTR_STUDENT	Атрибуты студента
7	GRUPPA	Сведения об учебной группе
8	STUDENT	Информация о студенте
9	PRED_KAFEDRA	Связь предметов и кафедра

На рисунке 5 показана концептуальная модель предметной области

Рис. 5. Модель предметной области ИС. Концептуальный анализ

2.3.2 Построение логической модели предметной области

На базе концептуальной модели составим логическую модель предметной области. Эта модель показана на рисунке 6.

Рис. 6. Логическая модель предметной области

Для наглядного описания модели составим таблицу.

Таблица 2

Сущности логической модели

Порядковый номер	Сущность	Атрибуты	Тип атрибутов	Описание
1	КAFEDRA	KAFEDRA_ID	Целый	Главный ключ
		NAIMEN	Символьный	Название кафедры
		FAKUL_ID	Целый	Внешний ключ, связь с факультетом
2	PREPDVTL	PREPD_ID	Целый	Главный ключ
		FAM	Символьный	Фамилия
		IMJA	Символьный	Имя
		OTCH	Символьный	Имя
		STEPEN_ID	Целый	Внешний ключ, связь с атрибутами
		KAFEDRA_ID	Целый	Внешний ключ, связь с кафедрой
3	ATTR_PREP	STEPEN_ID	Целый	Главный ключ
		NAIM	Символьный	Наименование атрибута
		OPISANIE	Символьный	Описание атрибута
4	PREDMET	PREDMET_ID	Целый	Главный ключ
		NAIMEN	Символьный	Название предмета
		KAFEDRA_ID	Целый	Внешний ключ, связь с кафедрой
5	FAKULTET	FAKUL_ID	Целый	Главный ключ
		NAIMEN	Символьный
6	ATTR_STUDENT	ATTR_ID	Целый	Главный ключ
		NAIMEN	Символьный	Описание атрибута
7	GRUPPA	GRUPPA_ID	Целый	Главный ключ
		NAZV	Символьный	Название учебной группы
		FAKUL_ID	Целый	Внешний ключ, связь с факультетом
8	STUDENT	STUD_ID	Целый	Главный ключ
		FAM	Символьный	Фамилия
		IMJA	Символьный	Имя
		OTCH	Символьный	Отчество
		STIPEN	Логический	Факт выплаты стипендии
		ATTR_ID	Целый	Внешний ключ, связь с атрибутами студента.
		GRUPPA_ID	Целый	Внешний ключ, связь с учебной группой
9	PRED_KAFEDRA	KAFEDRA_ID	Целый	Внешний ключ, связь с кафедрой
		PREDMET_ID	Целый	Внешний ключ, связь с предметом
		PREPD_ID	Целый	Внешний ключ, связь с преподавателем.

В Российской таможенной академии атрибутами преподавателя являются:

· Научная степень. Домен: {к.в.н., к.п.н., к.т.н., к.э.н., д.в.н., д.п.н., д.т.н., д.э.н.}

· Научное звание. Домен: {доцент, профессор, старший преподаватель}

Условные обозначения:

· к- кандидат;

· д-доктор;

· в - военные науки;

· п - педагогические науки;

· т - технические науки.

Для студента атрибутами являются:

Форма обучения. Домен: {Очная, Заочная}

Страна. Домен: {Россия, СНГ}

Финансирование. Домен: {Бюджет, Внебюджет}

2.3.3 Построение физической модели предметной области

Физическая реализация базы данных была выполнена в MS Access. Для ключей баз данных был выбран Числовой тип данных, разрядность которого соответствует длинному целому. Для символьных данных был выбран Текстовый тип фиксированного размера. Схема связей базы данных показана на рисунке 5.

Как видно из рисунка таблица ATTR_PREP (атрибуты преподавателя) использована два раза, а таблица ATTR_STUDENT (атрибуты студента) три раза. Это объясняется тем, что связь к этим таблицам реализована по одному ключу, а значение атрибута выбирается разное.

Так в таблице преподавателей использованы атрибуты:

STEPEN_ID - выбор степени.

NZVAN_ID- выбор научного звания.

В таблице студентов используются атрибуты:

FORMA_OB - форма обучения.

FINANSIR - тип финансирования.

STRANA - страна.



Рис. 5. Реализация БД в MS Access

2.4 Обоснование выбора СУБД

Развитие информационных систем тесно связано с процессом становления поколений ЭВМ. Появление первых доступных пользователям информационных систем связано со вторым поколением ЭВМ. С появлением третьего поколения ЭВМ и четвертого связано массовое внедрение информационных технологий в производственный процесс.

Основное назначение информационных систем - предоставление конечным пользователям информации соответствующей определенному критерию.

Если первоначальная цель разработки ЭВМ была связана с автоматизацией проведения сложных объемных вычислений, то в дальнейшем на первый план стали выходить задачи связанные с автоматизацией обработки данных и документов.

Так в 60-x годах XX вeкa основная функция информационных cиcтeм былa связана с диплоговой обработкой запросов, хранением записей. В этот период разрабатывается концепция управленческих информационныхcиcтeм. Основная особенность таких систем - это предоставление управляющему персоналу отчетов, составленных на основе собранных o процессе управления данных.

В 70-x годах системы подготовки отчетов были дополнены системами поддержки принятия. Эти cиcтeмы должны были обеспечить управленцев интерактивной технологией принятия оперативных решений при быстроменяющейся экономической ситуации.

В 80-x годах развитие микро - ЭВМ (персональных компьютеров), программного обеспечения и телекоммуникационных сетей дало толчок к появлению распределенных вычислений, выполняемых конечным пользователем. С этого момента конечные пользователи получили возможность самостоятельно использовать вычислительные ресурсы для решения задач, связанных c иx профессиональной деятельностью, не зависят oт специальных информационных служб..

Для этого периода характерно появление концепции исполнительных информационных систем. Эти cиcтeмы должны были обеспечивать высшее руководство жизненно важной для ниx информацией, преимущественно o внeшнeм миpe, в мoмeнт, кoгдa им этo нeoбxoдимo и в фopмaтe, кoтopый oни пpeдпoчитaют.

К этому периоду следует так же отнести появление систем с интеллектуальной технологией обработки информации. Основу таких систем образует база знаний, в которой зафиксированы факты в определенной предметной области и содержатся правила их обработки. Совокупность фактов и правил позволила зафиксировать знания накопленные экспертами в данной области и использовать вычислительные ресурсы для получения качественных рекомендации в процессе управления. Данная технология позволяет говорить о новом типе информационных систем - экспертных системах.

В 90-х годах появилась кoнцeпция cтpaтeгичecких инфopмaциoнныx cиcтeм. Такие системы используется для долгосрочного стратегического планирования деятельности фирмы, предприятия, основанного на анализе информации о новых товарах, услугах и технологиях.

С точки зрения обработки данных можно выделить следующие виды информационных систем:

Системы обработки транзакций. Такие системы регистрируют продажи и закупки. Транзакция может находиться в одном из двух состояний:

Состояния завершения всех изменений и фиксация результата в базе данных системы;

Состояние отмены, все изменения, проделанные в базе данных, игнорируются, и она возвращается в прежнее состояние на момент начала открытия транзакции.

Информационные системы для управления транзакциями можно подразделить на системы реального масштабы времени и пакетные. В первом случае система выполняется транзакции сразу же после ее инициирование оператором базы данных.

Фактографические информационные системы. В таких системах в базе данных отображаются некоторые данные, полученные в предметной области. Данные фиксируются в виде записей. Запись представляет собой набор полей определенного типа. Организуются записи в массив данных различными способами.

Наибольшее распространение получила технология реляционной обработки данных. В предметной области выделяются классы, которые представляют собой информационные сущности, данные о которых должны быть зафиксированы в базе данных. При реляционном подходе класс представляется отношением с определенным именем и набором свойств - атрибутов. Далее отношение разворачивается в таблицу, строки которой - экземпляры данной сущности.

Документальные информационные системы. В таких системах в базе данных хранится не только информация в виде отдельных фактов, но и копии текстовых документов в электронном виде. Каждый документ, который поступает в базу данных, подвергается процедуре индексирования. Индексирование позволяет выделить поисковые признаки данного документа. Пользователи таких систем должны сформировать на специальном поисковом языке поисковое предписание для отыскания нужного документа.

Разновидностью документальных систем можно считать распределенные информационные системы в глобальной сети Интернет. Основой таких систем является использование технологии гипертекстовых документов. Текст разделяется на фрагменты, которые обычно хранятся в виде отдельных страниц. Страниц по смысловому принципу объединяют в сайты. Страницы на сайте связаны друг с другом ссылками. В результате возникает нелинейная схема взаимосвязей.

Гипертекстовые информационные системы реализованы в сети в виде всемирной паутины World Wide Web (WWW). Информационная система WWW в настоящее время реализует расширенную гипермедийную технологию. Гипермедийные документы позволяет с помощью ссылок обращаться как текстовым документам, так и к графическим данным, видео данным и аудио данным.

Из приведенного обзора можно сделать вывода, что с учетом составленного описания предметной области и задач, стоящих перед данной ИС целесообразным представляется выбор реляционной технологии хранения данных.

При локальной обработке таких данных удобно использовать офисную СУБД MS Access. Данная СУБД входит в состав основного программного обеспечения современных персональных ЭВМ и предоставляет широкие возможности по проектированию баз данных, отчетных форм и диалоговых форм.

В данной СУБД на базе языка программирования VBA могут быть решены различные задачи по автоматизации процесса работы данными. Поддерживается технология доступа к данным на базе языка запросов SQL.



Описание операционной системы

Выбранная СУБД Ms Access эксплуатируется в среде Windows XP Professional.

С ОС Windows XP Professional можно не беспокоиться о сохранности результатов работы, так как она создана на основе доказавшего свою надёжностью кода Windows NT и Windows 2000.

Windows XP совмещает два семейства операционных систем, которые ранее были преднамеренно разделены. От Windows 2000 она унаследовала надёжную и в целом защищённую от сбоев основу. К ней добавляется множество дружественных пользователю функций и системных утилит, которые ранее были доступны только в Windows 98 и Windows Me. Помимо этого был улучшен интерфейс, появились новые возможности, ранее доступные только через средства третьих фирм.

Существуют две версии операционной системы Windows XP:

Windows XP Home Edition. Эта доступная для семейного бюджета версия обычно устанавливается на компьютеры, покупаемые для домашнего использования и очень малого бизнеса. Она предназначена для пользователей, не являющихся техническими специалистами, не нуждающихся в подключении к корпоративным сетям и не желающих разбираться в сложных настройках системы и функциях защиты. Она совместима с любым настольным или портативным компьютером с одним процессором и одним дисплеем.

Windows XP Professional. В эту версию включено все то, что есть в Ноme Edition, но дополнительно она содержит сетевые компоненты и компоненты системы безопасности, необходимые для подключения к домену Windows NT/2000/XP. Windows XP Professional самой надежной на сегодняшний день операционной системой семейства Windows.

C помощью Windows XP Professional можно получить доступ к компьютеру в любое время. С помощью функций удаленного управления рабочим столом можно создавать виртуальные сеансы и использовать компьютер, получая к нему доступ с другого компьютера.

C помощью Windows XP Professional можно управлять уровнем доступа пользователей к ресурсам и данным. Управление доступом на уровне пользователей предусматривает ряд вариантов предоставления отдельным пользователем или группе пользователей возможностей совместной работы с файлами и папками. Можно определить, какие папки могут совместно использоваться, кто будет иметь доступ к этим папка, каков уровень разрешений, предоставляемых каждому пользователю или группе.

2.5 Системные и технические средства реализации проекта

Для разработки ИС в качестве операционной системы была выбрана Windows 7. Windows 7 предоставляет специалистам гибкие возможности, необходимые для удовлетворения разнообразных потребностей конечных пользователей, и удобные средства управления этими возможностями. Преимущества для специалистов можно разбить на три группы.