Разработка платформенных решений как основа для формирования цифровых компетенций студентов

В мире наступил новый этап в развитии человеческого потенциала — Четвертая промышленная революция, которую также называют Индустрия 4.0 и 4IR. Промышленная революция XXI в. является цифровой эпохой подключения передовой аналитики, автоматизации и передовых технологий, уже несколько лет совершенствующих глобальный бизнес. Российская Федерация соответствует мировым тенденциям: государство активно стимулирует цифровую трансформацию. В стране строится и внедряется «цифровая экосистема», включающая четыре элемента: устройства, сеть, контент и приложения. Цифровая трансформация является одной из главных национальных целей развития России до 2030 г., определенных Указом Президента № 474 от 14.07.2020 г. Поставленная цель реализуется с помощью национального проекта России «Цифровая экономика», инициированы проекты «Продукция будущего», «Умное производство», «Цифровой инжиниринг» [1].

Цифровизация напрямую коснулась системы высшего профессионального образования: в 2021 г. распоряжением № 3142-р Правительства РФ был принят основной документ, революционизирующий образовательную среду России: «Стратегическое направление в области цифровой трансформации образования». Одним из наиболее популярных среди университетов инструментов реализации поставленных в Стратегии целей считается проект «Цифровые кафедры» (осуществляется в рамках федерального проекта «Развитие кадрового потенциала ИТ-отрасли» национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»). Проект «Цифровые кафедры» предполагает получение дополнительной квалификации по ИТ-профилю студентами, которые не имеют ИТ-подготовки и обучаются на любом направлении.

Одним из передовых университетов, реализующих проект «Цифровые кафедры», является Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ) — крупнейший научно-образовательный центр макрорегиона, выступающий институтом интеллектуального развития Дальнего Востока и ключевым ресурсом для научно-технологического сопровождения запускаемых и уже реализуемых проектов [2]. Помимо описываемого проекта преподаватели ДВФУ создают актуальные программы обучения и учебные материалы, основанные на современных информационных и цифровых технологиях, для подготовки специалистов, способных качественно решить задачи в последующей профессиональной деятельности. Уровень подготовки студентов ДВФУ позволяет им активно разрабатывать инновационные ИТ-проекты, при этом студенты не всегда обучаются на ИТ-специальностях.

Таким примером является проект по разработке платформы в области управления качеством — «Qualition: платформенное решение для внедрения перспективных стандартов менеджмента», разрабатываемый на базе Лаборатории инновационного проектирования Дальневосточного федерального университета студентами четвертого курса технической специальности «Управление качеством», Департамента инноваций, Политехнического института ДВФУ. Разработка принципа работы платформы опирается на лучшие практики, описанные в перспективных стандартах Международной организации по стандартизации ISO: ГОСТ Р ИСО 9001-2015, ГОСТ Р ИСО 90042019, ГОСТ Р ИСО 10014-2008. Платформенное решение «Qualition» — это:

– авторское решение по автоматизированному определению сильных и слабых сторон менеджмента;

– авторские интерактивные модели персонализированных программ совершенствования менеджмента;

– реализация предложенной модели с использованием 40 цифровых инструментов оптимизации процессов.

Разрабатываемая платформа решает задачу повышения уровня качества отечественных продукции и услуг на рынке с помощью увеличения эффективности и качества бизнес-процессов в организациях, а также развития культуры качества в стране. Применение разрабатываемой платформы возможно любыми организациями независимо от их вида, размера, поставляемой продукции и предоставляемой услуги. Платформа поможет организациям получить либо же подтвердить действующий сертификат соответствия организации требованиям стандарта ISO 9001. Пользователями платформы являются организации, которые хотят выйти на мировой рынок, повысить конкурентоспособность и получить преимущество при участии в госзаказах и тендерах, сократить потери и увеличить прибыль. Также платформа адресуется к тем отра- слям бизнеса, где сертификация системы менеджмента качества является обязательной.

Материалы и методы исследования

Обоснование необходимости развития ИТ-компетенций студентов и реализации цифровых проектов в области управления качеством обусловлено активным развитием одного из главных отраслевых направлений Индустрии 4.0 — управления качеством. В сфере менеджмента качества ветвь Четвертой промышленной революции называется Качество 4.0. Основная идея Качества 4.0 заключается в улучшении действующей практики и классических инструментов управления качеством в соответствии с новыми возможностями Индустрии 4.0. На рисунке 1 приведены новые инструменты качества, которые следует использовать при внедрении и развертывании Качества 4.0 для развития и поддержки цифровой трансформации [3]. Качество 4.0 касается не только цифровизации, но и, что более важно, влияния этой цифровизации на качество технологий, процессов и людей1.

Рис. 1. Экосистема инструментов качества 4.0

1 См.: URL: ;

Помимо цифровой трансформации в России активно реализуются проекты в области импортозамещения программного обеспечения согласно Указу Президента Российской Федерации от 30.03.2022 № 166 «О мерах по обеспечению технологической независимости и безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации». В настоящее время на предприятиях поднят вопрос перехода на отечественное ПО и использования российских программ.

Совокупность представленных факторов влияет на российские организации. С каждым годом растет число компаний, которые нуждаются в универсальных специалистах, обладающих ни только знаниями в области менеджмента качества, но и ИТ-навыками. Для облегчения задач построения и автоматизации облачной инфраструктуры используются различные методы и ПО. Основываясь на мировом опыте, одним из эффективных и понятных ИТ-продуктов оптимизации процессов организации, повышения ка- чества продукции и услуг принято считать облачные платформы в области системы менеджмента качества. Практика применения описываемых платформ строится на автоматизированном, оперативном внедрении актуальных и проверенных практик, которые представлены в стандартах ISO. При этом создание облачных систем и автоматизация их отдельных функций — непростой для специалиста по качеству процесс, сопряженный с различными сложностями.

Результаты исследования и их обсуждение

При реализации студентами платформенного решения в области управления качеством на каждом этапе создания ИТ-продукта встречаются свои особенности и требуется применение различных инструментов. Поэтому на основании опыта разработки вышеописанного проекта «Qualition» для реализации похожих проектов студентами и специалистами по качеству авторы подготовили рекомендации для разработки платформенных решений, согласно этапам разработки ИТ-продукта, представленного на рисунке 2.

Рис. 2. Этапы реализации платформенного решения

При разработке макета — проектировании облачной платформы и создании UX/UI (User Experience / User Interface) дизайна популярным инструментом реализации является онлайн-сервис для разработки интерфейсов и прототипирования с возможностью организации совместной работы в режиме реального времени «Figma». Среди его преимуществ можно отме- тить простоту использования и большой выбор инструментов для построения визуальных элементов, возможность бесплатного использования. С помощью данного инструмента можно проверить концепции реализуемого ИТ-проекта для дальнейшей реализации с минимальными временными, финансовыми затратами ресурсов проекта.

На этапе «Подготовка рабочей среды разработки ПО» необходимо понимать, что разрабатываемое платформенное решение следует разделять на серверную составляющую — бэк-енд (backend) и клиентскую часть — фронтенд (frontend). Во фронтенде пишется код, который работает в браузере и определяет то, что в итоге увидит пользователь. Бэкенд — это код для сервера, где обрабатываются запросы пользователей.

При разработке и фронтенда, и бэкенда следует использовать такие инструменты, как Git — распределенная система управления версиями, Docker — программное обеспечение для автоматизации развертывания и управления приложениями в средах с поддержкой контейнеризации (процесс развертывания ПО на различном оборудовании).

Для работы с кодом разрабатываемого проекта (исходного кода) лучшим выбором будет использование редактора Microsoft Visual Studio Code, куда уже интегрированы представленные выше инструменты Git и Docker. Его основные преимущества заключаются в кроссплатфор-менности, поддержке множества языков программирования, наличии языковой документации и вспомогательного средства для написания кода (IntelliSense). Редактор способствует командной работе через возможность совместной деятельности в режиме реального времени и другие функции. Microsoft Visual Studio Code является лидером среди интегрированных сред разработки ИТ-проектов и используется компаниями по всему миру [4].

Для связки клиентской и серверной части платформы следует использовать передовые технологии взаимодействия сайтов и веб-приложений с сервером — REST API (RESTful) и Web Socket. Технология Web Socket, в отличие от REST API, позволяет работать с двунаправленным потоком данных, что делает этот способ совершенно уникальным. Использование Web Socket позволит создавать интерактивное соединение между клиентом (браузером) и сервером для обмена данными в режиме реального времени. Стоит отметить, что Web Socket часто применяется при разработке многих востребованных в современном мире ИТ-продуктов:

– приложения реального времени;

– чат-приложения;

– IoT-приложения;

– многопользовательские web-приложения.

Использование представленных технологий при реализации платформы способствует всевозможной интеграции продукта в другие интернет-решения посредством представления программного интерфейса.

После выбора инструментов и технологий для рабочей среды разработки ПО следует этап разработки исходного кода облачной платформы. Важным решением при написании кода является выбор технологического стека для создания продукта ИТ-проекта. Для разработки бэкенд- и фронтенд-частей продукта авторами на основании лучших мировых практик была составлена рекомендуемая комбинация, которая включает языки программирования, программное обеспечение, спектр фреймворков, модули и библиотеки [5]. Описание технологического стека, рекомендуемого для разработки ИТ-проекта, представлено в таблице 1.

Таблица 1

Основной стек технологий для разработки платформенного решения

Части продукта	Область	Языки программирования и основные составляющие	Модули и библиотеки	Комментарии
Бэкенд	Организация базы данных	PostgreSQL	ORM Prisma	ORM — это технология программирования, которая связывает базы данных с концепциями объектно ориентированных языков программирования. Используется для более удобного взаимодействия с базами данных и построения структуры проекта
		MySQL	ORM Sequelize
	Сервер API	Node js	express	Использование данного стека технологий для построения сервера API обеспечит понятную и легко масштабируемую структуру
			jsonwebtoken
			axios
			formidable

Окончание таблицы 1

Части продукта	Область	Языки программирования и основные составляющие	Модули и библиотеки		Комментарии
Фронтенд	Клиент	JavaScript	React js	react-redux	При разработке клиентской части облачной платформы использование фреймворков является обязательным критерием, так как они помогают легко и грамотно масштабировать сложные проекты, увеличивают скорость работы платформы и ее разработки, снижают издержки разработки продукта за счет компонентного подхода и т. д. Также необходимо использовать библиотеки управлением глобальных состояний. В случае, когда конечный фирменный стиль не определен, можно использовать готовые юзер-интерфейсные компоненты, для создания приятного и удобного интерфейса
				@reduxjs/ toolkit
				redux-persist
				MUI
				axios
			Vue js	vuex
				vuex-persistedstate
				vuetify
				axios
		CSS	UI Kit
			Adobe XD UI
			Bootstrap
		HTML5	–

Особенность реализации программного обеспечения в области менеджмента качества включает в себя востребованность в автоматизации и цифровизации классических и современных инструментов повышения качества. Поэтому помимо базового стека технологий для разработки платформенного решения в области качества необходимо прокомментировать специализированные готовые программные решения визуализации данных и построения различных графиков, диа- грамм, гистограмм. Такие программные решения не только упростят перенос в цифровую среду классических инструментов СМК, но и дадут специалистам возможность создать новые цифровые инструменты оптимизации процессов организации. В таблице 2 представлен разработанный авторами перечень готовых программных решений для конкретных инструментов повышения эффективности деятельности организаций с учетом особенностей и функционала этих инструментов.

Таблица 2

Фрагмент анализа компонента «библиотеки и модули» для разработки инструментов СМК на платформе

Функции библиотек и модулей	Библиотеки и модули для реализации различных инструментов на облачной платформе			Инструменты и методы СМК
	Общие (JS)	Vue js	React js
Построение графиков, диаграмм, гистограмм и т. д.	Recharts			Гистограмма Диаграмма Парето Диаграмма разброса
	Chart.js	vue-chartjs	react-chartjs-2
	amCharts
Создание календарей, выбор даты и т. д.	tui-date-picker	v-calendar	react-datepicker react-big-calen-dar	Диаграмма Ганта
Построение логических деревьев, связей, организационных структур, диаграмм, спектров и т. д.	GoJS	–	–	Стратификация Диаграмма Исикавы Дом качества Диаграмма связей Древовидная диаграмма Диаграмма ганта Матричная диаграмма Стрелочная диаграмма

Окончание таблицы 2

Функции библиотек и модулей	Библиотеки и модули для реализации различных инструментов на облачной платформе			Инструменты и методы СМК
	Общие (JS)	Vue js	React js
	D3.JS	–	–	Диаграмма процесса Осуществления программы Блок-схемы
Сводная веб-таблица	WebDa-taRocks	–	–	Эффективный инструмент для визуализации и анализа данных. Упрощает понимание данных, а также предлагает расширенные возможности для веб-отчетов
Сводная веб-таблица	PivotTable.js		React-Pivot Table	Дает возможность создавать сводные таблицы, пользовательские отчеты, делать сложные выборки данных и даже строить сводные графики
Отображения карт на веб-сайтах, маршрутов и условных обозначений на карте	Leaflet js	–	–	Отображение логистических цепочек на карте, контроль расположения сотрудников на рабочих местах
Построение нейронных сетей	Brain.js	–	–	Может помочь в прогнозировании будущих событий на основе наблюдаемых, исторических данных благодаря машинному обучению; классификация новых данных в заранее определенные группы на основе их характеристик
Создание QR-кодов	QRCode.js:	–	–	Библиотека для генерации QR-кода (двухмерного кода); данный инструмент поможет обеспечить прослеживаемость на производстве
Сканирование QR-кодов	qr-scanner	vue-qr-code-reader	react-qr-reader	Функция сканирования QR-кода в мобильной версии платформы обеспечит беспрепятственный доступ сотрудников к информации об объекте производственного процесса
Создание дополненной реальности	AR.js	–	–	Данный инструмент может помочь в сфере ремонта и обслуживания, аудита и контроля работ, интерактивного наставничества, симуляции окружения посредством дополненной реальности

Также в случаях создания совершенно новых, уникальных авторских инструментов помимо готовых библиотек и модулей для визуализации можно использовать стандартные средства Canvas и SVG (стандартные теги HTML5).

Этап тестирования платформенного решения является крайне важным элементом со- здания качественного, конкурентоспособного ИТ-продукта. На данном этапе необходимо выявить все ошибки и неисправности платформы до ее введения в эксплуатацию. Для тестирования создаваемой платформы будут полезны следующие инструменты, представленные в таблице 3.

Инструменты для отладки разрабатываемой платформы

Таблица 3

Инструмент для отладки и тестирования	Описание
Chrome Developer Tools	Встроенный инструмент браузера Chrome. Используется для диагностики всевозможных параметров веб-сайтов. Может помочь в оптимизации создаваемой платформы и определении мер улучшения ее производительности. Содержит инструменты проверки безопасности, а также может предоставить отчеты Google Lighthouse на основе Chromium

Окончание таблицы 3

Инструмент для отладки и тестирования	Описание
Webpack Visualizer bundle	Поможет оптимизировать сборку проекта для уменьшения времени загрузки платформы на устройствах клиентов. Webpack помогает визуализировать вывод webpack на интерактивной карте. Он отображает размер, который использует каждый модуль или библиотека до и после минимизации и сжатия (gzip)
WebVisor	Данный инструмент позволяет отслеживать и анализировать поведение пользователей. Таким образом можно выявить ошибки функционирования платформы и определить проблемы, связанные с пользовательским интерфейсом
Selenium	Данный инструмент поможет в создании тестов для веб-сайтов. Эмуляция действий пользователей, может выявить скрытые ошибки работы платформы
TestingWhiz	Инструмент автоматизированного тестирования, тестирование баз данных, тестирование API, тестирование мобильных приложений, обслуживание набора регрессионных тестов, оптимизация и автоматизация, а также межбраузерное тестирование
Набор инструментов ОС Kali Linux	Дистрибутив Linux, который был создан с учетом требований тестирования и аудита безопасности. Kali Linux поможет сымитировать различные хакерские атаки (имеет более 600 предустановленных программ тестирования проникновения) и выявить уязвимости в безопасности данных платформы, а также протестировать устойчивости сервера к внешним воздействиям

При отсутствии качественного тестирования повышается шанс выпуска в эксплуатацию не соответствующего техническим требованиям и пользовательским ожиданиям платформенного решения в области управления качеством, что в свою очередь непосредственно скажется на популярности и эффективности платформы. Также невыявленные ошибки и помехи негативно повлияют на производственные процессы организаций, использующих данную платформу, вследствие чего вероятен выпуск некачественной и небезопасной продукции или услуг для конечного потребителя.

После успешного окончания работ по разработке и тестированию платформы в области менеджмента качества необходимо подготовить проект к релизу. Данный этап достаточно трудоемкий и включает в себя:

– настройку релиз-версии; выполняются работы по установке реальных значений параметров проекта, группируются технические зависимости и т. д.;

– сборку проекта; данный процесс можно охарактеризовать компиляцией и компоновкой проекта, благодаря вышерассмотренному инструменту Docker происходит контейнеризация частей платформы во избежание различных конфликтов при развертке проекта на сервере;

– развертку проекта на сервере; производится техническая настройка сервера, перенос и запуск подготовленного проекта, создается связь внутренней инфраструктуры проекта с внешними подключениями, важно отметить инструмент Nginx — HTTP-сервер, прокси-сер- вер, почтовый прокси-сервер, а также TCP/UDP прокси-сервер общего назначения;

– техническую поддержку проекта.

Следует отметить, что после релиза ИТ-проекты постоянно совершенствуются и подвергаются изменениям, что в свою очередь может неоднократно вызывать повторение всех ранее рассмотренных этапов создания платформы.

Заключение

Представленная в статье поэтапная схема работы над цифровой платформой способствует формированию и развитию профессиональных компетенций в области цифровизации качества у студентов, не обучающихся на направлениях ИТ-профиля. Авторский анализ инструментов и технологий поможет специалистам в области качества разработать достойный и конкурентоспособный ИТ-проект. Например, описанный в статье инновационный ИТ-проект «Qualition: платформенное решение для внедрения перспективных стандартов менеджмента» был успешно презентован на многих конкурсах и форумах, одобрен и поддержан экспертами и представителями государства и бизнес-сооб-щества: одним из ярких последних достижений проекта является победа в проходившем в Москве всероссийском кейс-чемпионате «Конкурс студенческих инициатив» (инициатор конкурса — Минэкономразвития России, организатор — Центр стратегических инициатив).

Таким образом, разработка отечественных ИТ-продуктов в области менеджмента качества — перспективное и приоритетное направление для проектной деятельности студентов и молодых специалистов, поскольку в России большое количество ПО для оптимизации и управления процессами, но на российском рынке нет отечественного удобного, основанного на актуальных требованиях стандартов серии ISO 9000 и ISO 10000 специализирован- ного продукта для цифровизации управления качеством в организациях. Однако такие проекты требуют от специалистов не только высоких знаний в управлении качеством, но и профессиональных навыков, опыта в сфере цифровых технологий.