Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования электронных документов на примере рабочих программ дисциплин

В связи с динамичным изменением социально-экономических условий, ситуации на рынке труда, внедрением инфокоммуникационных технологий во все сферы деятельности, изменением образовательных и профессиональных стандартов важной задачей современного вуза является своевременное обновление учебных планов, рабочих программ дисциплин (далее – РПД) и другой документации, влияющей на организацию образовательного процесса.

Разработка и согласование указанных видов документации без применения специализированной автоматизированной информационной системы (далее – АИС) обладают существенными недостатками для всех ответственных сотрудников:

Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования ...

Полевщиков Иван Сергеевич кандидат технических наук, доцент кафедры информационных систем и цифровых технологий, Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ), Москва; доцент кафедры информационных технологий и автоматизированных систем, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, город Пермь. Сфера научных интересов: разработка автоматизированных систем управления учебным процессом в вузе, разработка и применение компьютерных тренажеров в профессиональном обучении. Автор более 50 опубликованных научных работ.

• •    разработка документа производится с применением офисных пакетов (например, Microsof tOffice), что повышает трудоемкость поддержки версионности документа, внесения в него изменений;

• •    процесс согласования документа при передаче между сотрудниками по электронной почте или в бумажной форме организован неэффективно, занимает много времени, не позволяет оперативно отслеживать текущее состояние документа;

• •    как следствие этих недостатков – данные о процессах разработки и согласования документации не хранятся структурированно и не пригодны для дальнейшего анализа и использования.

В связи с отсутствием программных продуктов, позволяющих в полной мере устранить указанные выше недостатки при работе с документацией образовательного процесса, актуальной является задача разработки моделей, алгоритмов и прототипа АИС, позволяющих повысить эффективность процессов разработки, согласования и анализа данных о процессе согласования подобных видов документации. Результаты решения данной задачи на примере процесса согласования РПД (данные документы создаются и изменяются для каждой преподаваемой в вузе дисциплины, в их подготовке задействовано большое число сотрудников вуза) представлены далее.

Анализ процесса согласования РПД и программных продуктов для автоматизации данного процесса

Выполнен анализ типового процесса согласования РПД, осуществляемого без применения специализированной информационной системы, основанного на бумажном документообороте и использовании офисных программных продуктов (в частности, текстового и табличного процессоров). В ходе проведенного анализа построена диаграмма состояний UML, описывающая жизненный цикл (далее – ЖЦ) РПД вуза [1].

Согласно Рисунку 1 РПД в процессе согласования может находиться в большом числе состояний, что усложняет контроль данного процесса без применения АИС, увеличивает его трудоемкость для всех ответственных сотрудников.

• 1.    Процесс согласования занимает много времени, если передача РПД между сотрудниками производится с применением бумажной РПД или по электронной почте.

• 2.    Сбор и актуализация информации о процессе согласования РПД (в частности, в каком состоянии находится РПД в настоящий момент времени) осуществляется ответственным сотрудником кафедры с использованием простых средств автоматизации (тестовый редактор, электронные таблицы). Для получения данной информации ответственному необходимо обратиться непосредственно к сотрудникам, осуществляющим проверку РПД.

• 3.    Следовательно, мониторинг процесса согласования РПД по каждому направлению и профилю подготовки, составление соответствующих отчетов производятся во многом вручную и являются малоэффективными без использования единого подхода к анализу данных и возможности их структурированного хранения.

Поэтому оперативное получение актуальной информации о текущем состоянии РПД в структурированной форме (например, заведующим кафедрой об утверждении РПД для своей кафедры, преподавателем-разработчиком об РПД по своей дисциплине) является сложной задачей.

Доработка РИД замечания]

РПД сдана на проверку

(В РПД не выявлены замечания] рЛД ------------ не выявлен

РПД проверена и подписана вУОП

РПД сдана на проверку в УОП после доработки

РПД выявлены замечания]

РПД проверена в УОП и возвращена на доработку

[В РПД выявлены замечания]

РПД сдана на проверку зав. выпускающей кафедрой после доработки

[В РПД не выявлены замечания]

РПД подписана заведующим выпускающей кафедрой

[В РПД не выявлены замечания]

[В РПД выявлены'

[В РПД замечания]

РПД подписана рецензентом

РПД сдана на проверку заведующему ведущей кафедрой после доработки

[В РПД выявлены замечания]

[В РПД выявлены замечания]

[В рпд выявлены замечания]

РПД сдана на подпись председателю УМК факультета

РПД сдана на подпись заведующему ведущей кафедрой

РПД проверена зав. ведущей кафедрой и возвращена на доработку

[В РПД не выявлены з амечания] _____

РПД подписана председателем У МК факультета

[В РПД не выявлены замеяания] ^

РПД подписана заведующим ведущей кафедрой

[В РПД не выявлены замечания] х

РПД сдана на подпись рецензенту

РПД сдана на проверку рецензенту после доработки

[В РПД выявлен! замечания]

РПД проверена председателем

УМК факультета и возвращена на доработку

РПД проверена рецензентом и возвращена на доработку

[В РПД не выявлены замечания]

| [Разрабатываюиуя кафедра является выпускающей] [Разрабатывающа кафедра не является выпускающей]

не выявлены замечания]

РПД сдана на проверку председателю УМК факультета <— после доработки

[В РПД выявлены А

[В РПД замечания] не выявлены замечания]

РПД проверена и подписана работником библиотеки

[В РПД не выявлены замечания] 1° РПА ----------- выявлены

РПД сдана на          замечания^

подпись в библиотеку

РПД выявлены замечания]

РПД проверена работником библиотеки и — возвращена на доработку

РПД сдана на проверку в библиотеку после доработки выявлены замечания]

i[B РПД не выявлены замечания] Р РПД

РПД сдана на подпись заведующему выпускающей кафедрой

РПД подписана авторами

Разработка РПД

РПД выявлены замечания]

РПД проверена зав. выпускающей кафедрой и возвращена на доработку

Рисунок 1. ЖЦ РПД вуза (диаграмма состояний UML)

Выполнен анализ научных исследований и программных систем в области автоматизации процесса разработки и согласования РПД.

В работе [2] представлены требования и структура АИС разработки РПД, применение которой позволит минимизировать технические ошибки и сократить время создания РПД.

В статьях [3–5] описаны подходы к автоматизации бизнес-процессов создания РПД на примере Северо-Кавказской государственной академией, Южного федерального универ-

Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования ...

ситета, Югорского государственного университета. В работе [6] формализованно описан процесс разработки РПД до и после внедрения программной системы с применением диаграмм потоков данных DFD. В статье [7] предложена методика оценки качества РПД, представлены результаты проектирования и программной реализации АИС создания РПД.

Примерами существующих программных продуктов для автоматизации процесса создания РПД являются ПО «РПД» от MMIS Lab [8], СЭД Documentum, СЭД «Дело» [9].

По результатам проведенного анализа можно сделать вывод о фактическом отсутствии программных продуктов с функциями мониторинга согласования РПД и создания отчетов на основе данных о РПД, позволяющих в комплексе снизить трудоемкость всех ответственных сотрудников и повысить качество РПД.

Для устранения выявленных недостатков процесса согласования РПД предложено создать автоматизированную информационно-аналитическую систему (далее – АИАС) согласования и мониторинга РПД в рамках системы электронного документооборота вуза. Применение АИАС позволит оперативно контролировать процесс согласования РПД каждому ответственному сотруднику.

Модель функциональных требований к АИАС согласования и мониторинга РПД

В виде диаграммы Use Case UML построена визуальная модель процесса согласования и мониторинга РПД с применением АИАС (см. Рисунок 2). Диаграмма на Рисунке 2 формализовано определяет функциональные возможности пользователей АИАС согласования и мониторинга РПД.

Каждому пользователю в АИАС доступен личный кабинет (далее – ЛК) – подсистема, предоставляющая требуемый функционал в соответствии с ролью пользователя в процессе согласования РПД [10; 11].

По завершении преподавателем разработки РПД начинается процесс ее согласования (заведующим кафедрой, специалистом управления образовательных программ (далее – УОП) и другими ответственными сотрудникам): пользователи с данными ролями осуществляют проверку РПД, по результатам которой или формируют перечень замечаний и отправляют РПД на доработку, или отправляют РПД на проверку далее по маршруту.

Преподаватель редактирует РПД при наличии замечаний у других пользователей. После того как РПД полностью согласована, специалист общего отдела осуществляет тиражирование РПД.

Следует отметить, что на Рисунке 2 отображен процесс согласования РПД по умолчанию. Допустима гибкая настройка РПД с применением АИАС, в частности добавление, удаление, изменение ролей сотрудников, принимающих участие в согласовании, настройка маршрута согласования, то есть порядка передачи РПД между ответственными сотрудниками.

АИАС позволяет отслеживать, в каком состоянии находится РПД в настоящий момент времени, и отображать для пользователей это состояние в виде пиктограмм соответствующего цвета, например: зеленый цвет – РПД успешно прошла данный этап согласования; желтый – находится на рассмотрении; красный – РПД возвращена на доработку с замечаниями; белый – РПД еще не прошла данный этап согласования.

Мониторинг РПД по кафедре осуществляется с применением многомерного представления для анализа данных о процессе согласования. При выполнении анализа пользователю требуется открыть соответствующий подраздел личного кабинета, выбрать атрибуты, по которым выполняется разрез данных, агрегирующую функцию, применимую к данным, способ отображения данных.

Рисунок 2. Диаграмма Use Case UML процесса согласования РПД в АИАС

Многомерная модель предоставляет широкие возможности для составления отчетов, однако требует большого числа действий для их создания. Поэтому набор часто используемых отчетов оформлен в виде готовых шаблонов. Не требуется производить манипуляции с данными для открытия такого отчета – достаточно выбрать его из списка.

Выбор средств программной реализации АИАС

Выбранный стек веб-технологий для программной реализации АИАС:

• •    СУБД Postgre SQL обладает наилучшим сочетанием требуемых свойств: бесплатность, резервное копирование, документация, кроссплатформенность, простота настройки;

• •    язык программирования Java Script для реализации серверной части веб-приложения (бесплатный, хорошо документирован, может работать на различных платформах, достаточно производительный, обладает большим количеством доступных библиотек, поддерживает объектно ориентированное программирование);

• •    Java Script фреймворк Express.js для реализации серверной части веб-приложения (бесплатный, наличие классов для веб-приложений, наличие классов для работы с базой данных, быстродействие);

Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования ...

• •    Java Script – фреймворк ReactJS для реализации клиентской части веб-приложения (распространенность, наличие подробной документации, малый объем файлов – легковесность);

• •    CSS – фреймворк Bootstrap для реализации клиентской части веб-приложения (поддержка адаптивной верстки, подробная документация, большой набор элементов, небольшой размер);

• •    PivotT able.js – Java Script реализация компонента сводных таблиц с открытым исходным кодом, включающим функционал drag’n’drop [12]; для реализации многомерного представления (на клиентской части приложения), поддерживает разрез гиперкуба, поворот гиперкуба, агрегирующие функции.

Модели данных и архитектуры АИАС

Общая архитектура АИАС включает четыре основные составляющие (см. Рисунок 3): сервер базы данных; сервер базы данных ИАС вуза (внешняя система); сервер приложений; клиентский ПК.

Рисунок 3. Общая архитектура АИАС

Данные о процессе согласования хранятся в базе данных (далее – БД) на сервере БД. Для работы данные извлекаются серверной частью приложения посредством запросов к БД, преобразуя данные сначала к POJO, затем к JSON для отправки на клиентскую часть приложения. Клиентская часть приложения выполняет отрисовку интерфейса приложения, реализацию несложных операций и отправку запросов к серверной части. Также серверная часть осуществляет взаимодействие с ИАС вуза, получает оттуда требуемые данные и сохраняет их копию в собственной БД АИАС.

Для анализа данные извлекаются из БД и преобразуются к перечню пройденных этапов согласования на сервере БД. Каждому этапу согласования соответствуют: выполняющий согласование РПД пользователь, дисциплина, состояние РПД, даты начала и конца процесса согласования. Далее данные преобразуются к JSON и передаются на «клиент», где агрегируются и представляются в удобном для чтения виде.

Структура БД АИАС представлена логической моделью (см. Рисунок 4). Сущности БД связаны между собой через РПД. Процесс согласования происходит изолированно от процесса разработки и связывается с экземпляром РПД по ее идентификатору. Для модуля анализа данных не предусмотрено создание отдельных сущностей в БД. Все данные извлекаются из уже существующих сущностей и агрегируются средствами SQL.

Разработан комплекс моделей, описывающий архитектуру разрабатываемой АИАС. Детальная архитектура серверной части приложения представлена диаграммой компонентов UML (см. Рисунок 5).

Основная конфигурация определена в компоненте server. В архитектуре системы можно выделить три основные группы компонентов:

• 1)    компоненты – обработчики HTTP-запросов (компоненты маршрутизации), реализуют обработку запросов к серверной части приложения и бизнес-логику, которая не относится к БД;

• 2)    компоненты для доступа к данным из БД, инкапсулируют операции над данными и осуществляют маппинг данных из БД в объекты JavaScript; все SQL-запросы и их параметры реализованы в этих компонентах;

• 3)    компоненты-контроллеры db.connection и db.config, реализуют подключения к БД.

Рисунок 4. Логическая модель БД АИАС

Основным компонентом раздела мониторинга процесса согласования является Rpd Monitoring By Chair, внутри данного компонента представлены разделы просмотра перечня РПД (Rpd Monitoring By Chair Table), многомерное представление по этапам согласования (Rpd Approving Stages Multidimensional View) и многомерное представление по РПД (Rpd Rpd Versions Multidimensional View).

За визуализацию данных отвечает компонент Pivot Table UI. Взаимодействие компонентов между собой осуществляется через React + Redux: Router – компонент, реализующий переходы по страницам, Store – организующий централизованное хранилище данных, Action Creators – реализующий набор действий, возможный в приложении, Combine Reducers – реализующий обработку действий.

Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования ...

Рисунок 5. Диаграмма компонентов серверной части приложения

Рисунок 6. Диаграмма компонентов клиентской части приложения

Программная реализация прототипа АИАС

Приведем ключевые функциональные возможности прототипа АИАС, программная реализация которого выполнена с применением описанных выше средств разработки.

На Рисунке 7 представлен пользовательский интерфейс личного кабинета сотрудников вуза, участвующих в процессе согласования и утверждения РПД. Для проверки РПД необходимо выбрать ее из списка, определить новое состояние РПД, выбрать из списка пользователей тех, кто сможет осуществлять проверку на следующем этапе согласования.

На Рисунке 8 представлен веб-интерфейс системы для визуализации маршрута РПД, что позволяет сотрудникам осуществлять мониторинг процесса согласования. В столбцах таблицы перечислены этапы согласования РПД, в строках располагается условная шкала времени (этапы согласования, которые были пройдены позже, отображаются ниже). На пересечении отображается факт прохождения РПД соответствующего этапа согласования. При наведении курсора появляется всплывающая подсказка с дополнительной информацией.

Для возможности агрегации данных о процессе согласования и получения их пользователем АИАС в удобном для чтения виде данные представляются в виде многомерной модели. Пользователь может выполнять разрезы данных и повороты многомерного куба. Данные представляются в виде сводной таблицы. Доступ к измерениям осуществляется с помощью перемещения элементов атрибутов в оси таблицы. Данные в рамках атрибута, по которому выполняется разрез, агрегируются с помощью выбранной функции.

При выборе пользователем одного из подразделов «Многомерное представление» или одного из аналитических отчетов отображается интерфейс для взаимодействия с многомерной моделью (см. Рисунок 9). Данные разделы отличаются совокупностью атрибутов. Интерфейс состоит из следующих элементов: выпадающий список визуали-заторов; выпадающий список агрегирующих функций для обработки данных; область

Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования ...

невыбранных атрибутов; область атрибутов для строк; область атрибутов для столбцов; область данных.

Личный кабинет

Роли пользователя

Назначение на разработку РПД Утверждение РПД Мониторинг по кафедре Разработка РПД

Отправка РПД на согласование

Дисциплина

поступления

Версия Состояние РПД РПД       Роль

Программная инженерия (бакалавриат) / Разработка программно-информационных систем / Научноисследовательская работа

2018-04-12

Информатика и вычислительная 2018-04-12 техника (бакалавриат) / Автоматизированные системы обработки информации и управления / Экономика

Информатика и вычислительная 2018-04-12 техника (бакалавриат) / Вычислительные машины, комплексы, системы и сети /

Основы предпринимательской деятельности

Информатика и вычислительная 2018-04-12 техника (бакалавриат) / Автоматизированные системы обработки информации и управления / Методы оптимизации

разработке

Пользователь проверена разработке проверена

Утверждена

Возвращена доработку

Разработка завершена

Утверждена

Возвращена доработку

Разработка завершена

Рисунок 7. Утверждение РПД в личном кабинете сотрудника

Рисунок 8. Визуализация маршрута РПД

Личный кабинет

Роли пользователя

Назначение на разработку РПД Утверждение РПД Мониторинг по кафедре Разработка РПД

Мониторинг

Список РПД Многомерное представление (по РПД) Многомерное представление (по этапам согласования) Аналитические отчёты

Рисунок 9. Интерфейс взаимодействия с многомерной моделью

Пользователь имеет возможность выполнять анализ данных о процессе согласования РПД – просмотреть состояния этапов согласования по сотрудникам и выявить РПД, которые еще не разработаны или не до конца утверждены, и сотрудников, ответственных за данные этапы (см. Рисунок 10).

Личный кабинет

Роли пользователя

Назначение на разработку РПД Утверждение РПД Мониторинг по кафедре Разработка РПД

Мониторинг

Список РПД Многомерное представление (по РПД) Многомерное представление (по зтапам согласования) Аналитические отчеты

Таблица                     •)

Версия РПД • Дисциплина • Направление подготовки начало этапа * Окончание этапа * Порядковый нонер этапа Профиль ПОДГОТОВКИ • Этап согласования •

Рисунок 10. Применение многомерного представления для анализа процесса согласования РПД

Для получения отчета на Рисунке 10 требуется по горизонтали выбрать атрибут «Утверждающий», а по вертикали – «Состояние».

Пользователь может просмотреть количество РПД, находящихся на разработке у определенного преподавателя (см. Рисунок 11).

Для получения данного отчета требуется по горизонтали выбрать атрибут «Утверждающий», по вертикали – «Этап согласования», установить фильтрацию в атрибуте «Этап согласования» по значению «Разработка РПД». Данный интерфейс позволяет проанализировать вовлеченность преподавателей в разработку РПД.

Автоматизированная информационно-аналитическая система согласования ...

Рисунок 11. Количество РПД, которые находятся на разработке

Заключение

Результатом исследования является разработка моделей и прототипа АИАС согласования документации образовательного процесса на примере РПД.

Научная новизна исследования заключается в разработке моделей (с применением современных графических нотаций) и программных модулей АИАС, которые в отличие от существующих позволяют автоматизировать процесс согласования РПД с учетом верси-онности РПД и версионности алгоритма согласования, выполнять мониторинг процесса согласования, а также совместимы с информационной системой вуза.

Практическая значимость исследования заключается в разработке прототипа АИАС, позволяющей оперативно получать сотрудниками вуза (преподавателям, заведующим кафедрами и др.) актуальную информацию о работе над РПД для дальнейшего принятия решений, что способствует повышению эффективности создания документации учебного процесса.

Перспективами исследования являются: развитие АИАС с применением методов интеллектуального анализа данных, разработка новых подсистем АИАС для улучшения других подобных бизнес-процессов согласования электронных документов в вузе (например, приказы, отчеты).