Автоматизированные системы управления. 3

Введение

Проектирование систем управления играет важную роль в современных  технологических системах. Выгоды от её совершенствования систем управления в учебных заведениях могут быть огромны. Они включают улучшение качества получения знаний и проверки домашних заданий, подготовки специалистов с помощью тренингов.  Трудность здесь состоит в том, как внедрить автоматизацию в учебное заведение.

Разработка и внедрение системы  автоматизации управления учебным  процессом имеет две стороны  восприятия. Во-первых, понятен алгоритм формирования учебной нагрузки кафедр, преподавателей, общие принципы составления расписания учебных занятий, а так же тестирование студентов. Во-вторых, кажущаяся простота задачи в начале создания системы приводит к неправильной оценке объема работ разработки программного обеспечения. В результате внедрение автоматизированной системы управления учебным процессом в настоящее время в большинстве ВУЗов страны осуществлено не полностью. Не автоматизированная технология влечет за собой соответствующие штаты учебного отдела, неизбежные ошибки и, даже, сбои в учебном процессе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I Автоматизированная  система управления

 

1.1 Автоматизированная система управления

Автоматизированная  система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. АСУ – это, как правило, система «человек-машина», призванная обеспечивать автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации процесса управления. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации.

Рассмотрим  упрощённую структурную схему переработки  данных в АСУ.

Схема 1. Упрощённая схема переработки информации в АСУ

Мы видим, что  много этапов, которые не требуют творческого участия человека и, следовательно, могут быть выполнены техническими средствами, но есть этапы, которые требуют творческого подхода к решению поставленных задач.

Поэтому следует говорить не о вытеснении человека из контура управления сложными системами, а о рациональном распределении функций управления между человеком и техническими средствами, освобождающем человека от решения рутинных задач и возлагающем на него задачи, решение которых требует творчества.

Общими свойствами и отличительными особенностями АСУ как сложных систем являются следующие:

• наличие большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, причём изменение в характере функционирования какого-либо из элементов отражается на характере функционирования другого и всей системы в целом;
• система и входящие в неё разнообразные элементы в подавляющем большинстве являются многофункциональными;
• взаимодействие элементов в системе может происходить по каналам обмена информацией, энергией, материала и др.;
• наличие у всей системы общей цели, общего назначения, определяющего единство сложности и организованности, несмотря на всё разнообразие входящих в неё элементов;
• переменность структуры (связей и состава системы), обеспечивающий многорежимный характер функционирования;
• взаимодействие элементов в системе и с внешней средой в большинстве случаев носит стохастический характер;
• автоматизация имеет высокую степень, в частности широкое применение средств автоматики и вычислительной техники для гибкого управления и механизации умственного и ручного труда человека, работающего в системе;
• управление в подавляющем большинстве систем носит иерархический характер, предусматривающий сочетание централизованного управления или контроля с автономностью её частей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Классификация АСУ

В зависимости  от роли человека в процессе управления, форм связи и функционирования звена  «человек-машина», оператором и ЭВМ, между ЭВМ и средствами контроля и управления все системы можно  разделить на два класса:

1. Информационные системы, обеспечивающие сбор и выдачу в удобном виде информацию о ходе технологического или производственного процесса. В результате соответствующих расчётов определяют, какие управляющие воздействия следует произвести, чтобы управляемый процесс протекал наилучшим образом. Основная роль принадлежит человеку, а машина играет вспомогательную роль, выдавая для него необходимую информацию.
2. Управляющие системы, которые обеспечивают наряду со сбором информации выдачу непосредственно команд исполнителям или исполнительным механизмам. Управляющие системы работают обычно в реальном масштабе времени, т.е. в темпе технологических или производственных операций. В управляющих системах важнейшая роль принадлежит машине, а человек контролирует и решает наиболее сложные вопросы, которые по тем или иным причинам не могут решить вычислительные средства системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Типы АСУ

 

Схема 2.Типы АСУ

 

• АСУТП - Автоматизированная система управления технологическим процессом - комплекс программных  и технических средств, предназначенный для  автоматизации управления технологическим оборудованием на предприятиях. Под АСУ ТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт. Составными частями АСУ ТП могут быть отдельные системы автоматического управления (САУ) и автоматизированные устройства связанные в единый комплекс. Как правило АСУ ТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, контроллеры, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.
• АСУ П - Автоматизированная система управления производством — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.
• АСУП - Автоматизированная система управления предприятием  — комплекс программных, технических, информационных, лингвистических, организационно-технологических средств и действий квалифицированного персонала, предназначенный для решения задач планирования и управления различными видами деятельности предприятия. АСУП производственного предприятия, как правило, включает в себя подсистемы управления складами, поставками, персоналом, финансами, конструкторской и технологической подготовкой производства, номенклатурой  производства, оборудованием,  оперативного планирование потребностей производства.
• В случае если предприятием является высшее учебное заведение, имеет место АСУ УЗ.  АСУ УЗ  - комплекс информационных систем управления высшими учебными заведениями.
• АСУД - Автоматизированная система управления дорожным движением — предназначена для управления транспортных средств и пешеходных потоков на дорожной сети города или автомагистрали.
• АСУ УО - Автоматизированная система управления уличным освещением — предназначена для организации автоматизации централизованного управления уличным освещением.

 

 

 

Глава II Автоматизированная система управления учебным заведением

 

2.1  Автоматизированная система управления учебным процессом

Управление  вузом в современных условиях невозможно без комплексной автоматизации  всех аспектов его деятельности.

Основной целью  создания системы является автоматизация и совершенствование технологических процессов в работе учебных заведений.

Система также  предназначена для:

• создания единой информационной среды для вуза, филиалов, колледжей;
• реализации миссии учебного заведения по качественной подготовке высококвалифицированных специалистов отрасли в современных условиях;
• информационного обеспечение основного и вспомогательных бизнес-процессов учебных заведений;
• повышения эффективности управления учебным заведением как руководством учебного заведения;
• интеграции управления всеми бизнес-процессами в рамках единой корпоративной системы;
• автоматизации документооборота;
• снижения совокупной стоимости владения системой.

Система решает такие задачи, как:

• обеспечение свободного доступа пользователей к распределенному документальному фонду;
• предоставления на его основе широкого комплекса информационных услуг, координации деятельности подразделений;
• повышения оперативности и качества предоставления информации;
• реализации принципа всеобщей доступности информации независимо от ее местонахождения (в соответствии с критериями безопасности);
• обеспечения автоматизации основных и вспомогательных бизнес-процессов;
• формирования базы данных путем сбора, автоматизированной обработки и хранения информации, полученной в результате протекающих в субъектах бизнес-процессов;
• организационно-технологического обеспечения поиска, анализа и обработки информации;
• реализации доступа к информационным массивам баз данных путем создания и разграничения прав и ролей доступа;
• предоставления пользователям комплекса информационных услуг, обеспечивающих эффективную обработку бизнес-процессов;
• организации и ведение хранилища данных агрегированной информации для информационной поддержки принятия решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Автоматизированная система управления на практике

Одним из ярких  примеров автоматизированной системы управления учебным процессом является E-learning - электронное или же дистанционное образование.

E-learning - (сокращение от Electronic Learning) — система электронного обучения с применением компьютеров, сетевое обучение, виртуальное обучение, обучение при помощи информационных, электронных технологий.

Е-learning использует все преимущества современных настольных ПК: графику, звук, трехмерные сцены и анимации, виртуальные тренажеры и т.д. В отличие от компьютерного обучения (когда пользователь работает один на один с ПК), электронное обучение подразумевает использование сетевых возможностей: передачу результатов обучения руководителю и сотрудникам кадровой службы, возможности совместной работы, консультаций и обсуждения, обмен опытом, поддержку преподавателя, и многое другое.

Основными составляющими  электронного обучения являются: методика (или модель) обучения, система управления обучением (СДО, LMS) и электронные курсы.

Методика или  модель построения обучения – это вся совокупность целей и задач обучения, вытекающих из них требований к системе и курсам, правил и ограничений на процесс внедрения, метрик оценки эффективности и возврата инвестиций.

Системы управления обучением (часто называемые системами дистанционного обучения, сокращенно СДО) - это программы, устанавливаемые на сервере в локальной сети. Основные задачи СДО - хранение и доставка обучаемым электронных курсов, управление процессом обучения, автоматизация тестирования, формирование отчетов о результатах обучения. Современные СДО также дают возможности адресно назначать и самостоятельно создавать электронные учебные курсы, использовать в процессе обучения, вести базу знаний, проводить автоматическую аттестацию и оценку.

Электронный курс – это объект в системе электронного обучения, являющийся основным носителем знаний. Он представляет собой структурированный материал по той или иной теме, решающий заранее определенные задачи обучения. Известно, что эффективность электронного курса может во много раз превышать эффективность печатных документов. Анимации, виртуальные ролевые игры, интерактивные модели и тренажеры, имитаторы оборудования и целые трехмерные миры помогают наглядно и увлекательно донести до сотрудника знания и умения там, где чтение текста, как правило, имеет малый эффект. В области разработки электронных курсов можно выделить такие важные компоненты как педагогический дизайн (методика создания учебных курсов и материалов, максимально эффективно решающих поставленные задачи), адаптивное обучение (технология, позволяющая курсу «подстраиваться под уровень знаний и предпочтения обучаемого) и методы формализации знаний компании и создания учебных курсов своими силами.

Но бывают случаи, когда дистанционное образование  не используется в высшем учебном  заведении, но автоматизированная система  управления применяется. Таким примером является обучение по кредитной технологии.

Кредитная технология обучения – способ организации учебного процесса, при котором обучающиеся в определенных границах имеют возможность индивидуально планировать последовательность образовательной траектории

Суть кредитной  системы обучения состоит в том, что учет трудоемкости учебной работы ведется в кредитах, характеризующих  объем преподаваемого материала.

При кредитной  системе обучения используется автоматизированная система управления «Офис регистратора». Программное обеспечение офиса регистратора предполагает автоматизацию процедурных мероприятий, связанных с планированием учебного процесса и регистрацией учебных достижений обучающихся. Функциональные возможности программы направлены на:

• разработку и составление рабочего учебного плана на основе типового и ГОСО;
• регистрацию студентов;
• выбор дисциплин;
• формирование индивидуального учебного плана;
• расчет рентабельности дисциплин и востребованности преподавателей;
• формирование экзаменационной ведомости и GPA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава III Предлагаемая модель автоматизированной системы управления учебным заведением на основе Казахского агротехнического университета им. С.Сейфуллина

 

Обучаясь по кредитной технологии, мы постоянно сталкиваемся с АЗУ УЗ. В нашем ВУЗе АЗУ УЗ начала действовать с 2005 года. Но, на мой взгляд, эта система является не до конца разработанной. Я предлагаю более усовершенствованную модель АЗУ УЗ.

 

Схема 3. Предлагаемые усовершенствования АСУ УЗ

 

Доступ к журналу оценок

Не многие студенты знают, что помимо журналов на бумажных носителях, преподаватели ведут  и электронный журнал.

Студентам, как  и преподавателям, тоже нужно следить  за своей успеваемостью, чтобы знать  какая может выйти текущая  оценка по каждому из предметов, ведь от текущей оценки на 60% завит и итоговая оценка.

Я предлагаю  внедрить журнал оценок, который будет  располагаться на странице студента. Эта функция поможет всегда быть в курсе своей успеваемости.

Рис 2. Упрощенный интерфейс личного дела студента.

 

Итак, по такой упрощенной модели, студент с легкостью сможет отследить свои текущие оценки.

Электронные лекции

Лекции – это одна из немало важных частей учебного процесса. В кредитной технологии обучения на лекции отводится менее 50% работы студентов. Однако на лекциях дают базовый материал для работы. Но студенты не всегда успевают записать лекции, имея на, то разные причины, и чаще всего не понимают материал. Электронные лекции должны помочь разобрать и понять материал, но для этого они должны быть созданы как можно упрощенней и понятней. Для этого они могут быть в виде слайдов, таблиц, графиков, видео и аудио роликов. Ведь то, что представляется в графическом виде, намного лучше усваивается,  нежели просто законспектированные лекции. После лекционного материала студенту предлагается пройти тесты или же ответить на вопросы по данной теме, что еще лучше закрепит тему.

Электронное домашнее задание

Для СРС занятий  предлагается ввести электронные задания. При опросе студентов (у которых имеется компьютер и выход в интернет), большая часть ответили, что им удобнее было бы получать домашнее задание через интернет, нежили на бумажных носителях или флешкартах.  Объяснение этому очень просто, носить постоянно бумажные носители очень неудобно, а материал с флешкарт не всегда открывается. 

Система будет  действовать таким образом:

Схема 4. Система выполнения СРС

Пояснение к схеме: студенты будет получать уведомление на почту о новом домашнем задании, которое он может получить на странице студента. Там он будет выполнять данное задание, если это будут тесты с вариантами ответов или же открытые вопросы, на которые требуется написать ответы. Если же это задания, на которые требуется подробное решение, то студент показывает решение в тетради преподавателю.

Такая система  поможет объективней контролировать выполнение домашнего задания.

Консультации студента с преподавателем

Преподаватель всегда подсказывает студенту как решить ту или иную задачу, но не всегда удается переговорить с преподавателем с глазу на глаз. Я предлагаю внедрить электронные консультации с преподавателями.

 

 

Пояснение к схеме.

1. Консультации студента с преподавателем по средствам форумов. Форум – это форма общения на сайте. Каждое сообщение на форуме имеет своего автора, тему и собственное содержание.    В созданных темах будет будут обсуждаться вопросы, не понятные на лекциях. Преподаватели смогут отвечать  на не понятные вопросы.

2. Консультации студента с преподавателем по средствам чатов. Чат – это место в Интернете, где можно поговорить в режиме реального времени.   В данном разделе на вопросы смогут отвечать преподаватели, которые в данный момент подключены к общению.

3. Отправка сообщений на электронную почту. Студент, по договоренности с преподавателем, может отправлять сообщения на электронную почту, например для того чтобы проконсультироваться по какому виду работы.

Электронное тестирование

В нашем ВУЗе электронное  тестирование существует уже давно, но не по всем предметам его проводят. Было бы весьма удобно, когда экзаменационные тесты принимались бы на ЭВМ. Но есть еще один большой недостаток.  Этот недостаток заключается в том, что мы можем видеть только результат теста, но не показывают правильные ответы. Зная правильные ответы, мы можем  апеллировать ответами.

Но кроме  экзаменационного тестирования, нужно  еще проводить пробное тестирование. Студент мог бы подготовиться к экзаменам, предварительно изучив вопросы.

Виртуальные тренинги и конференции

Тренинги и конференции помогут усовершенствовать знания в своей области. Тренинги – это тренировка или практика. Тренинги помогаю развить способности выходить из тех или иных ситуаций.

Тренинги и  конференции могли бы проводиться  и через интернет.

Но так могут проводиться не только конференции, а к примеру и дебаты.

Телеконференции проводятся, как правило, на основе списков рассылки с использованием электронной почты. Для учебных телеконференций характерно достижение образовательных задач. Также существуют формы дистанционного обучения, при котором учебные материалы высылаются почтой в регионы.

Так же можно использовать веб-занятия. Веб-занятия — дистанционные уроки, конференции, семинары, деловые игры, лабораторные работы, практикумы и другие формы учебных занятий, проводимых с помощью средств телекоммуникаций и других возможностей «Всемирной паутины». Для веб-занятий используются специализированные образовательные веб-форумы — форма работы пользователей по определённой теме или проблеме с помощью записей, оставляемых на одном из сайтов с установленной на нем соответствующей программой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Естественно одной  из самых главных проблем АСУ  УЗ является его внедрение в учебный  процесс, так как переход на автоматизацию  является сложным процессом. Мало того, что нужно разработать эту программу, но еще и внедрить ее, то есть научить преподавателей и студентов «жить» по этой системе.

АСУ УЗ – это будущее, эта сфера будет расширяться и использоваться не только в ВУЗах, но и в школах, колледжах. Пройдет буквально несколько лет и все ВУЗы страны смогут пользоваться этой системой в полной мере ее возможностей. Но важно создавать не отдельную систему управления для каждого ВУЗа, важно чтобы каждый ВУЗ был в единой системе. Имея общую систему, ВУЗы смогут проводить конференции и тренинги, тем самым все ВУЗы страны смогут решать важные вопросы не выезжая из своего города.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1.“Введение в АСУ” – материал с веб-страницы www.automation-system.ru

2. “ E-learning” - материал из Википедии www.ru.wikipedia.org

3.  Управление  информатизации  www.ui.rgups.ru

4. В. И. Колесников, В. Д. Верескун, Н. Н. Сухорукова, Разработка и внедрение единой информационной системы управления отраслевым учебным заведением. Материалы конф. ТелекомТранс-2003