Совершенствование системы открытого российского образования в условиях новых вызовов. Монография

необходимой предупреждающей информации в случае отклонения контролируемых параметров от установленной нормы (управление по отклонениям);

справочной информации о состоянии подсистемы. Модель отражает общую информационную структуру си-

стемы управления образованием и основные этапы обработки, включая ввод, накопление, корректировку, агрегирование, поиск и выдачу необходимой пользователям информации.

Параллельноспроектированиемобщейсхемыпроизводится выбор топологии сети автоматизированных рабочих мест. Существуют несколько видов топологий: кольцевая, звездообразная, древовидная, «общая шина» и т.д.

Наиболее широко используются следующие стандартизованные методы доступа к сетевому каналу:

Ethernet (поддерживает шинную топологию); Arcnet (поддерживает звездную топологию); Token-Ring (поддерживает кольцевую топологию).

Конфигурация соединения автоматизированного рабочего места в сеть (топология) во многом определяет такие важнейшие характеристики сети, как ее надежность, производительность, стоимость, защищенность и т.д.

Кольцевая и звездообразная структуры применяются, когда в сеть объединяются равноправные пользователи, решающие близкие или взаимосвязанные задачи и есть необходимость в оперативном обмене информации. Вариант со звездообразной топологией более дорогой, так как здесь используется специальный коммутируемый процессор, но он обеспечивает более высокую скоростьпередачиданныхиупрощаеталгоритмприема-передачи информации в сети. Таким образом, выбор одного из вариантов осуществляется в зависимости от объема передаваемых данных в сети и степени взаимосвязанности пользователей системы.

Древовидная топология сочетает в себе положительные качествапредыдущих двух видовиобеспечиваетвысокуюгибкость

121

системы. Древовидная структура обычно используется, когда решение сложной задачи можно разложить на ряд уровней в соответствии с иерархией управления. Например, на первом уровне осуществляется сбор и проверка данных, а на втором – агрегирование данных и расчет обобщенных показателей и т.д. Такую структуру применяют при построении локальной сети в организации.

Наиболее сложной является многосвязная топология, в которой каждый узел связан с другими узлами сети. Эта топология применяется в тех случаях, когда надо обеспечить высокую надежность сети и высокую скорость передачи данных.

Одним из подходов к классификации топологий сети является выделение двух основных классов топологий: широковещательных и последовательных.

Вшироковещательных конфигурациях каждый персональный компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда». Сеть типа «звезда» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень сответвлением к каждому подключенному устройству.

Впоследовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию одному компьютеру. Примерами последовательных конфигураций являются: произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо» и др.

Анализ различных вариантов топологий и их адекватности организационной структуре и концептуальной модели управления образованием показал, что целесообразно выбрать древовидную топологию сети информационной структуры подсистемы и возможность организации связи с другими уровнями управления системой образования в регионе.

122

Основываясьнаразработанноймоделиивыбраннойтопологии, иучитываяорганизационнуюструктурусистемыуправления образованием, целесообразно провести декомпозицию информационного фонда по уровням управления.

При этом должны быть учтены следующие требования, предъявляемые к организации информационного обеспечения:

сбор информации, ее обработка, хранение и передача должны находится в тесной связи с организацией управления образовательной деятельностью;

обеспечение поступления на каждый уровень управления необходимой, соответственно данному уровню, агрегированной информации в нужное время и в наиболее удобной для принятия управленческих решений форме;

обеспечение максимальной интеграции данных, т.е. банк данных должен содержать минимум первичных, а при необходимости и производных данных, необходимых и достаточных для решения функциональных задач управления.

Исходя из этого, информационный фонд подсистемы будет выглядеть как интегрированный распределенный банк данных, расположенный по трем уровням управления.

В образовательных учреждениях (первый уровень управления) создаются удаленные базы данных, которые содержат информацию, необходимуюдлярешениязадачоперативногоуправлениянаданномуровнеиявляютсяисходнымиузламиобработки в общей схеме управления образовательной деятельностью в регионе.

Удаленные базы постоянно поддерживаются в актуальном состоянии путем динамического внесения изменений, связанных с движением контингента обучающихся и их деятельностью. Основными потребителями информации удаленных баз данных являются лица, принимающие управленческие решения в образовательных учреждениях.

123

Вследствиетого, что«наместах» решаетсясовокупностьоднотипных с точки зрения управления функциональных задач, то удаленные базы данных образовательных учреждений имеют одинаковую структуру.

На третьем уровне управления (министерство, региональные структуры управления) организуется корпоративная база данных, котораяявляетсяпродуктомструктуризацииданныхудаленных баз и содержит агрегированные данные по каждому городу региона (второй уровень управления) и по региону в целом. Информация корпоративной базы данных используется для анализаобразовательнойивнеучебнойдеятельностивмасштабахрегиона и составления сводной отчетности для вышестоящих органов управления.

Все базы данных взаимосвязаны по входным и выходным параметрам и процедурам обработки данных. Преимуществом предложенной организации распределенного банка данных является то, что ввод данных и корректировка информации производится только на третьем уровне управления, т.е. непосредственно наместе возникновенияинформации, а на верхнийуровеньпо каналам связи передаетсяуже агрегированная информация, которая используется для информационного обслуживания пользователей следующих уровней управления.

При такой организации информационного обеспечения целесообразно применение распределенной обработки данных на базе автоматизированных рабочих мест в образовательных учреждениях и на следующих уровнях управления образованием, выступающих в качестве узлов связи. Такая организация информационного обеспечения упрощает связи в системе управления, облегчает получение необходимой информации и создает условия для повышения результативности управления образовательной деятельностью.

Предложеннаяконцептуальнаямодельподсистемыуправления образовательной деятельностью в условиях распределенной

124

обработки данных дает общее представление о процессе обработки информации и структуре информационного обеспечения, но не позволяет в полном объеме решить вопрос определения состава показателей распределенного банка данных и их распределения по предметным базам данных.

Эффективностьуправленияобразовательнойдеятельностью в конечном итоге определяется полнотой исходных данных для принятия решений и гибкостью методов использования этих данных. А это значит, что центральной проблемой создания распределенных банков данных является проектирование входящих в них баз данных, отражающих состояние объекта или множества объектов и их взаимосвязи. Базу данных можно рассматривать как информационную модель данной предметной области, от обоснованности и достоверности которой зависит эффективность системы управления.

Проектирование базы данных информационно-аналитиче- ской системы управления должно производиться с учетом следующих требований:

удовлетворение информационных потребностей пользователей подсистемы;

рациональная и гибкая организация данных, позволяющая изменять их структуру при минимальных временных и стоимостных затратах;

возможностьгибкогообъединенияотдельныхданныхимассивов, установление произвольных структурированных связей и отношений между элементами данных;

минимум избыточности, т.е., по возможности, одноразовая запись данных в память;

многоаспектность применения данных; структурная независимость данных от решаемых задач и от-

дельных пользователей в сочетании с максимальным удобством обращения к любому элементу данных;

актуальность хранимых данных для пользователей;

125

целостность данных, обеспечение секретности и защита от некомпетентного обращения;

обеспечение быстрого и гибкого поиска данных.

Анализ структуры информационного обеспечения управляемой системы показал, что вся исходная информация накапливается в удаленных базах данных, а потоки информации, направленные от низших уровней управления к высшему уровню, представляют собой типовые показатели, которые не агрегируются и обобщаются по мере продвижения к высшим уровням и формируют корпоративную базу данных, хранящуюся на головном сервере.

Изэтого следует, чтооснову информационногообеспечения распределенного банка данных составляют удаленные базы данных образовательных учреждений, информация которых должна обеспечивать процесс выработки и принятия решений на всех уровнях управления. В связи с этим, в первую очередь, следует уделитьвниманиеопределениюсоставапоказателейэтихбазданных.

Определениесоставабазыданныхобъектауправленияосновываетсянаизученииианализепотоковинформации, алгоритмов получения показателей, информационных связей в системе управления, информационных потоков различных уровней управления. Для многопользовательского доступа, а также для операций с удаленными базами данных используются клиентсерверныеприложения. Вэтомслучаеудаленнаябазаданныхразмещается на компьютере-сервере сети, а приложение, осуществляющее работу с этой базой данных, находится на компьютере пользователя. В этом случае речь идет об архитектуре базы данных «клиент-сервер», когда информационная система делится на неоднородные части – удаленный сервер и клиент базы данных. В частности, речь идет о трехуровневой архитектуре («тонкий клиент») – приложение-клиент, сервер приложенийи сервер базы данных. Здесь часть средств и кода, предназначенных для

126

организации доступа к данным и их обработке, из приложенияклиента выделяется в сервер приложений.

Основные достоинства трехуровневой архитектуры «кли- ент-сервер» состоят в следующем:

разгрузка сервера выполнения части операций, перенесенных на сервер приложений;

уменьшение размера клиентских приложений за счет разгрузки их от лишнего кода;

единое поведение всех клиентов; упрощение настройки клиентов – при изменении общего

кода сервера приложений автоматически изменяется поведение приложений клиентов.

Клиент – это приложение пользователя. Для получения данных клиент формирует и отсылает запрос серверу, на котором размещена база данных. Запрос формируется на языке программирования, который является стандартным средством доступа к серверу при использовании реляционных моделей данных.

После получения запроса удаленный сервер направляет его серверу баз данных – специальной программе, управляющей удаленной базой данных. Сервер обеспечивает интерпретацию запроса, его выполнение в базе данных, формирование результата выполнения запроса и выдачу его приложению-клиенту. При этом ресурсы клиентского персонального компьютера не участвуют в физическом выполнении запроса; клиентский персональный компьютер лишь отсылает запрос к серверной базе данных и получает результат.

После чего интерпретирует его необходимым образом и представляет пользователю. Так как клиентскому приложению посылается результат выполнения запроса, по сети «путешествуют» только те данные, которые необходимы клиенту. В итоге снижается нагрузка на сеть.

Поскольку выполнение запроса происходит там же, где хранятся данные (на сервере), нет необходимости в пересылке

127

больших пакетов данных. Кроме того, сервер, если это возможно, оптимизирует полученный запрос таким образом, чтобы он был выполнен в минимальное время с наименьшими накладными расходами. Все это повышает быстродействие системы и снижает время ожидания результата запроса.

Информационно-аналитическая система разрабатывается в протоколе http:// с использованием web-технологий. Она хороша тем, что обеспечение не отличается от локальной и региональной сети. Но каждый узел должен иметь доступ по локальной сети уровней управления.

Такимобразом, вархитектуре«клиент-сервис» клиентотсылает запрос на предоставление данных и получает только те данные, которые действительно были затребованы. Вся обработка выполняется на удаленном сервере.

После определения структур подсистем, составляющих ин- формационно-аналитическую систему государственного управления образованием, можно приступать к определению структур данных и формированию связей.

3.2. Методические рекомендации по выбору и определению показателей для проектирования цифровых ресурсов управления

Проектируемые базы данных представляют связанную между собой совокупность таблиц. Связь между таблицами находит свое отражение в структуре данных, а также присутствует на неформализованном уровне. Состав базы данных обычно определяют:

на основании существующих сведений об образовательной

и внеучебной деятельности в широком, и в узком смысле, то есть

вмасштабах, в которых база должна быть представлена в создаваемой и работающих с ней приложениях;

128

исходя из целей проектирования программной системы; на основании представления о том, какое место база данных

иработающие с ней приложения займут в структуре эксплуатирующего ее уровня управляемой системы;

на основании представлений о том, какие изменения деловых потоков организации последуют после внедрения информа- ционно-аналитической системы в эксплуатацию.

Вусловиях проектирования удаленных баз данных автоматизированных рабочих мест, ориентированных на работников управленияопределенногоуровня, использованиетакихсложных

итрудоемких методов как «от цели», «от модели» является малоэффективным. Их применение характерно для разработки сложных иерархических систем, требующих всестороннего, детального анализа и учета функций, целей системы, круга задач, решаемых каждым подразделением, обязанностей руководителей различных рангов и т.д.

Главным критерием при определении состава удаленной базы данных, по нашему мнению, должно быть удовлетворение информационных запросов пользователей данного уровня. Поэтому при определении состава баз данных управляемой системы можно предложить использование таких методов как «от фотографии», «предложения», «от задачи», «расширения состава баз данных». Эти методы являются достаточно простыми, но эффективными в случае четко определенного небольшого круга решаемых задач и подразделений, ограниченного числа организационных уровней управления. Методика определения состава включает четыре этапа.

На первом этапе предлагается использовать метод «от фотографии» как наиболее простой и доступный. На его основе определяется исходный состав баз данных образовательных организаций. Данный методоснован наобследовании и анализе существующей системы управления, а также потоков информации, циркулирующих в системе.

129

Наиболее распространенным способом фиксации информациииеепередачиявляетсядокументирование. Поэтомуисходной информацией для метода «от фотографии» являются материалы информационного обследования объекта. Последние должны представлять множество исходных и результирующих документов, отражающих состояние учебной деятельности.

Метод «от фотографии» позволяет определить исходные документы управляемой подсистемы, сведения для этих документов. Кроме этого его использование позволяет учесть особенности функционирования конкретной системы управления. К недостаткам метода следует отнести высокую трудоемкость проведения обследования, зависимость разрабатываемой модели от качественных характеристик существующих систем управления, сложность выявления состава баз данных.

Первый этап является основным при определении состава баз данных, он закладывает фундамент для всех последующих.

На втором этапе следует использовать метод «предложения», который базируется на данных, полученных в результате применения метода «от фотографии». Это позволит доработать формы выходных, а, при необходимости, и входных документов с учетом требований пользователей различных уровней управления. Пользователи могут скорректировать состав предлагаемых данных, а также внести новые, заранее не предусмотренные в документах данных.

Трудоемкость данного этапа невелика, поскольку основной состав документов, используемых в подсистеме, определяется на первом этапе. В результате применения метода «предложения» выявляются необходимый состав базы данных и степень агрегации данных для каждого уровня управления, требуемые формы представления информации (выходные документы, графики и т.п.).

Недостатком данного метода является то, что достоверность вырабатываемых предложений во многом зависит от

130