Software & Systems

Современный вуз – это крупная организация, насчитывающая десятки тысяч человек, большую часть из которых составляют студенты и преподаватели. Основной является образовательная деятельность вуза, которая ведется кафедрами, факультетами и институтами, входящими в его состав. В учебное заведение могут входить научно-исследовательские, научно-производственные и промышленные предприятия, организации связи, научного обслуживания, информационных технологий и пр. Каждое подразделение вуза в процессе функционирования использует различные по масштабу и архитектуре информационно-вычисли­тельные сети (ИВС), объединение которых образует ИВС вуза. По причине разнообразия и большого объема решаемых задач ИВС имеет гетерогенную структуру. Стандартная архитектура ИВС вуза показана на рисунке 1. Использование различных архитектур и технологий, большого многообразия ПО на кафедрах и факультетах, в системе управления вузом, подразделениях обеспечения обусловливает объективную ресурсоемкость процессов управления и сопровождения ИВС и решения задач развития сети. Поэтому необходимо определить направление развития ИВС вуза с целью повышения управляемости ею, гибкости и масштабируемости.

Основными функциями ИВС вуза являются автоматизация и информационно-аналитическое обеспечение процессов управления вузом и образовательным процессом, а также сопровождение образовательных и вспомогательных технологических процессов. Часть задач автоматизации и информатизации процессов управления вузом и образовательным процессом решается специализированным ПО (системы электронного документооборота, финансовой отчетности, учета и т.д.) собственной либо сторонней разработки, объединяемым компаниями-интеграторами в рамках АСУ предприятия уровней MES, ERP, ERP2, DSS. Для автоматизации вспомогательных подразделений вуза используются АСУ предприятиями небольшого уровня, технологическими процессами (SCADA), научными исследованиями и разработками различных производителей и интеграторов. Задачи сопровождения учебного процесса в значительной степени решаются бессистемно, децентрализованно, непосредственно в подразделениях, что связано прежде всего с их меньшим приоритетом и большей неоднородностью с точки зрения используемого ПО. При этом для успешного решения задач по предоставлению образовательных услуг, в том числе в рамках системы менеджмента качества, решению задачи информационного обеспечения должно уделяться не меньше внимания. Важность решения задачи повышения уровня ИВС сопровождения образовательного процесса отмечается многими российскими и зарубежными учеными. На государственном уровне для поддержки процессов использования новых информационных технологий в образовании ведутся работы в рамках приоритетного национального проекта «Образование» ФЦП «Развитие единой образовательной информационной среды», разработана концепция информатизации сферы образования России.

Развитие технологий и архитектур создания ИВС крупных организаций, к которым и относится ИВС вуза, прошло несколько этапов. Основной исходной формой ИВС была их реализация в виде монолитных систем. В связи с невозможностью реализации всей требуемой функциональности разработчики ИВС перешли к сильно связанным распределенным системам (технологии CORBA, COM, DCOM), позволившим разрабатывать распределенные взаимодействующие приложения. Дальнейшим развитием стало использование двухкомпонентных объектно-ориентированных моделей .Net и J2EE. Отсутствие возможности быстрого изменения состава функциональных и служебных модулей привело к появлению концепции сервис-ориентированной архитектуры (service oriented architecture – SOA), представляющей собой управляемый бизнес-процессом подход к построению информационных систем и обеспечивающей интеграцию в виде связанных сервисов. Основным достоинством SOA по сравнению с указанными выше архитектурами является возможность построения слабосвязанных приложений, что расширяет масштабируемость и повышает управляемость создаваемых ИВС.

В соответствии с концепцией SOA первоочередным направлением развития ИВС является объединение гетерогенных систем на основе развертывания комплекса систем баз и банков данных, содержащих информацию о различных направлениях деятельности и предоставляющих ее внешним сервисам на основе стандартизованного интерфейса, например XML. Все процессы (управления, сопровождения, обеспечения) должны быть реализованы с использованием набора связанных прикладных сервисов (например, сервисов поддержки электронных библиотек факультетов и кафедр, систем учета рабочего времени, локальных сайтов, служб администрирования и т.д.).

Предоставление доступа к различным сервисам в SOA реализуется с помощью механизмов стандарта UDDI, позволяющих регистрировать и отображать набор сервисов вуза. При этом в качестве основного средства предоставления доступа к сервисам можно использовать систему порталов с решением задачи разграничения доступа (например, CMS iPHPortal, Microsoft SharePoint Server 2007 и др.). Возможности сервисов описываются с использованием языка WSDL [1]. Администрирование ИВС также должно быть реализовано на основе сервиса. В настоящее время существует множество приложений, реализующих соответствующие функции администрирования (мониторинг, регистрация, проверка необходимых функций на соответствие), среди которых можно отметить SOAPStation, Management Foundation, Service Level Manager, Exception Manager, Unicenter, OpenView.

Архитектуру ИВС вуза на основе SOA-техно­логий можно представить в виде многоуровневой схемы (рис. 2), включающей отдельные прикладные и служебные сервисы, а также их объединения, реализованные посредством механизма связывания. Отдельные бизнес-процессы вуза (управ­ления, образования, обеспечения) в рамках основного вида деятельности реализуются путем использования связывания нескольких прикладных сервисов. К примеру, одним из основных бизнес-процессов вуза является чтение курса лекций. Его автоматизация возможна с помощью набора прикладных сервисов, в состав которого могут входить сервисы подготовки лекционного материала, заказа учебно-материаль­ного обеспечения занятия, подготовки документов и отчетностей (частных методик, планов, конспектов, справок), контроля посещаемости и проведения занятий, предоставления доступа к библиотечным и справочным системам по курсу лекций, странице курса лекций в Интернете, по форуму с обсуждением вопросов лекций и по системам удаленного интер­активного консультирования.

В вузах для развития ИВС широко внедряется технология SOA. В первую очередь реализуются компоненты, связанные с разработкой стандартов и реализацией базиса бизнес-проекта модернизации ИВС. Например, в Высшей школе менеджмента СПбГУ разработан проект ИС, реализованный с использованием концепции SOA, в котором в качестве сервисов объединены кадры, бухгалтерия, управление учащимися, охранные системы информационной безопасности, БД, портал [2]. В Воронежском государственном университете реализуется дальнейшее совершенствование ИВС управления вузом и учебным процессом на основе данной технологии [3]. Саратовский государственный университет реализует постепенный переход на данную концепцию [4].

Важным вопросом является развитие качества сервисов, используемых для предоставления информационно-аналитических услуг в целях сопровождения учебного процесса. В виде сервисов целесообразно реализовать все функциональные системы, например, системы информирования студентов и преподавателей, обеспечения доступа к разделяемым информационно-коммуникацион­ным ресурсам (БД, наборам поддерживаемых программ, лабораторным установкам, вычислительным кластерам), электронным библиотекам и информационно-справочным системам. Широкое распространение нашло предоставление доступа к вычислительным ресурсам, в том числе к удаленным ресурсам grid-сетей, с использованием SOA-технологии [5, 6].

Проект развития ИВС должен быть реализован в соответствии со стандартами серии ISO/IEC 15288:2008, на основе которых необходимо определить этапы и процессы жизненного цикла ИВС и сервисов. Согласно исследованиям в области разработки крупных проектов, это позволяет минимизировать стоимость ошибок за счет их своевременного обнаружения и устранения. Разработка проекта ИВС вуза должна осуществляться целенаправленно, с привлечением профессорско-преподава­тельского состава, обучаемых, подразделений администрирования и сопровождения ИВС, опираясь на научные изыскания в области повышения качества образования с использованием информационных технологий и организации крупных ИВС.

Реализация и развитие сервисов сопровождения учебного процесса должны происходить совместно с развитием сервисов управления вузом. Переход к использованию SOA-архитектуры целесообразно проводить в несколько этапов [2], включающих следующие основные операции:

-    развертывание SOA-сервисов системного уровня (администрирование, обеспечение информационной безопасности, доступ к БД, портал);

-    подключение сервисов управления вузом (бухгалтерия, кадры, учет материальных средств), в том числе с использованием адаптеров;

-    подключение сервисов управления системой технической защиты (охраны, пожарной защиты, сигнализации, видеонаблюдения);

-    развертывание сервисов управления процессом обучения (прием студентов, учет студентов и аспирантов, учет предметно-методического обеспечения);

-    разработка и развертывание сервисов сопровождения учебного процесса и управления вспомогательными службами (доступ к поддерживаемому ПО, создание сайтов, поддержка личных страниц, наполнение библиотеки, учет рабочего времени, разработка документации, учебно-мате­риальной базы);

-    развертывание вторичных децентрализованных прикладных сервисов, поддерживаемых сотрудниками и студентами вуза.

Последовательность разработки и внедрения сервисов, а также организации эффективных бизнес-процессов на их основе должна определяться целями и задачами модернизации ИВС вуза. Показателями эффективности внедрения сервисов в ИВС могут выступать: объем сокращения нагрузки профессорско-преподавательского состава и обучаемых в рамках выполнения операций бизнес-процессов на основе сервиса; предполагаемая частота использования сервиса; количество сотрудников и клиентов вуза, использующих сервис; прогноз целевого эффекта уровня компетенции выпускника. Критерием выбора первоочередного сервиса для внедрения выступает критерий превосходства по одному из указанных выше показателей или их свертке.

Анализ выполненных проектов по модернизации ИВС на базе SOA-технологии [2–6] позволяет сделать вывод об эффективности ее использования в ИВС учебного заведения. В первую очередь, опыт применения показывает, что сокращаются затраты на совокупное владение ИВС, повышается управляемость системы, увеличиваются масштабируемость и скорость внедрения новых информационных технологий как в управление вузом и учебным процессом, так и в сопровождение образовательных процессов.

В статье рассмотрено направление развития ИВС вуза, связанное с внедрением SOA-техноло­гий. Представлены перспективная структура ИВС вуза и план модернизации, позволяющий осуществить переход к новой архитектуре без значительных ресурсных затрат. В работе проведен анализ опыта развертывания SOA-сетей, результаты которого показывают повышение эффективности функционирования ИВС вуза за счет улучшения управляемости, масштабируемости, скорости развертывания дополнительных сервисов. Использование сервис-ориентированных технологий позволяет расширить возможности по управлению учебным процессом и по его сопровождению за счет обеспечения повторяемости использования новых информационных технологий и повышения эффективности предоставления доступа к разделяемым ресурсам.

Литература

1. Силаев А.В. Разработка открытой архитектуры вертикальных образовательных порталов // Исследовано в России. 2007. № 87. С. 906–911. URL: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/ 2007/087.pdf  (дата обращения: 11.12.2009).

2. Граничин О.Н., Шеронов И.Л. Сервис-ориентированная архитектура ИС ВШМ СПбГУ и проблемы стохастической оптимизации // Информационные системы. 2007. Т. 3. № 1–1. С. 138–152.

3. Толстобров А.П. Структурирование, описание и документирование рабочих процессов деятельности университета // Управление современными университетами и обеспечение качества высшего образования (31 мая – 1 июня 2005 г., Воронеж): матер. V Междунар. конф. ВГУ. С. 151–154.

4. Соловьев В.М. Средства сервис-ориентированной архитектуры в образовании // Телематика '2007 (18–21 июня 2007 г., Санкт-Петербург): тр. XIV Всерос. науч.-методич. конф. СПбГУИТМО. 2007.

5. Богданов А.В., Станкова Е.Н., Мареев В.В. Сервис-ориентированная архитектура: новые возможности в свете развития Grid-технологий // Информационно-телекоммуникаци­онные системы: обзор аналит. ст. 2008.

6. Buyya R., Sulistio A. Service and utility distributed computing systems: challenges and opportunities for modeling and simulation communities. Proc. of the 41th Annual Simulation Symposium (ANSS-41, IEEE CS Press, Los Alamitos, CA, USA), (April 14–16), 2008, Ottawa, Canada.