В настоящее время в Западно-Казахстанском аграрно-техническом университете разрабатывается единая автоматизированная информационная система управления образовательным процессом, и стоят основные задачи интеграции данных и интеграции приложений. В статье рассмотрены основные методы интеграции данных и приложений.
Currently in the West Kazakhstan Agrarian Technical University has been developing a unified automated information system of the educational process' management, and the main objectives are data integration and application integration. The paper considers the main methods of data and application integration.
Ключевые слова: высшее учебное заведение, информационные системы (ИС), интеграция приложений, интеграция данных
Keywords: higher educational institution, information systems (IS), application integration, data integration
При информатизации управления образованием в вузе могут быть использованы информационные системы четырех уровней:
1. информационные системы по отдельным аспектам применения;
2. корпоративные информационные системы на основе единой информационной среды вуза (нескольких вузов), Департамента высшего профессионального образования или Министерства образования;
3. автоматизация управления на основе информационных систем поддержки принятия решения (СППР);
4. совершенствование управления на основе математических моделей оптимизации.
Информационные системы первого и второго уровней на практике решают задачи: сбора необходимой «управленческой» информации (например, об учебном процессе, качестве обучения, участниках процесса обучения — преподавателях, кафедрах, студентах, студенческих группах и др.); отслеживания функционирования различных систем — образовательных, воспитательных, управленческих и др.; частичного или полного их мониторинга. Информационные системы третьего уровня способны существенно облегчить принятие управленческих решений, а информационные системы четвертого уровня создают основу для оптимизации структуры и функционирования административных подразделений вуза.
В казахстанских вузах имеется опыт использования информационных систем по отдельным аспектам применения. Вместе с тем используемые системы функционируют автономно и не замкнуты в единую информационную сеть вузов, что осложняет возможности их оперативного применения во внутривузовском управлении.
Еще не создана корпоративная информационная система казахстанских вузов, что снижает возможности получения оперативной информации для принятия управленческих решений на всех уровнях, не позволяет осуществлять мониторинг деятельности вузов и системы высшего образования в целом.
Информационные системы поддержки принятия решений для управленческих структур вузов и органов управления системой высшего профессионального образования используются крайне редко ввиду их отсутствия и/или неподготовленности управленческого состава всех уровней органов управления образованием.
Информационные системы управления на основе математических моделей оптимизации фактически не используются. [6]
Одна из главных тенденций применения информационных технологий в учреждениях высшего образования последних лет связана с формированием в вузе единой корпоративной информационной среды. [7]
Требования, предъявляемые к ИС, формируются на основании целей и задач, стоящих перед ИС. [4]
1. Для того чтобы быть необходимым инструментом деятельности сотрудников вуза, приложения ИС должны поддерживать основные направления деятельности вуза и комплексно реализовывать необходимые функции от сбора и хранения до анализа, планирования и поддержки принятия решений.
2. Пользователями ИС должны быть все сотрудники, преподаватели, студенты вуза, независимо от их местонахождения, при этом доступ к информационным сервисам ИС должен предоставляться авторизованным пользователям в соответствии с их ролью в вузе, выполняемыми должностными обязанностями.
3. Требование, предъявляемое к информации в части актуальности, валидности и непротиворечивости, приводит к необходимости поддержания высокого уровня интеграции данных, формализованного через ведение обобщенного репозитория данных, и развитой системы актуализации.
4. Для того чтобы ИС обеспечивала не только учетные функции, но поддерживала обработку, анализ, моделирование, принятие решений, необходимо использование надежных и масштабируемых аппаратно-программных платформ и технологий различного назначения — систем управления базами данных (СУБД), систем управления электронным документооборотом (СУЭД), геоинформационных систем (ГИС), технологий Интернет, виртуальных сетей, распределенных вычислений, OLAP-технологии.
5. Использование множества технологий в одной ИС формирует требования к архитектуре, которая должна основываться на компонентной модели и позволять решать задачи интеграции приложений, разработанных на базе различных технологий.
6. ИС должна предоставлять доступ к необходимой в данный момент пользователям информации и быть проекций деятельности вуза на область информационных технологий, а в силу инновационного характера деятельности вуза это требует поддержки информационной средой интеграции бизнес-процессов.
7. Для управления информационной средой необходимо использовать различные индикаторы (характеристики, параметры, процедуры и т.п.), позволяющие оценивать востребованность приложений, степень их использования, быстродействие среды в целом и ее отдельных частей, использовать механизмы распределения нагрузки для достижения высокой производительности.
8. Для поддержания надежного функционирования среды необходимо использовать документированные процедуры резервного копирования, архивирования и восстановления данных, защиты резервных копий от несанкционированного доступа.
С точки зрения разработчика информационная среда вуза представляет собой объединение сетевой инфраструктуры, корпоративных данных, программ и пользователей среды.
Большинство задач, стоящих перед разработчиками информационной среды, связаны со словом интеграция: интеграция информационно-технических подразделений, интеграция сетевой инфраструктуры вуза, интеграция данных, интеграция приложений, интеграция бизнес-процессов, пространственная интеграция (интеграция филиалов). [10]
Проблема интеграции информационных систем изучается с момента, когда получили распространение первые базы данных — с 70-х гг. XX века. До настоящего времени задача интеграции остается недостаточно проработанной, поскольку наряду с комплексностью и высокой сложностью данной задачи, в связи со стремительным развитием информационных технологий меняются и требования к самим информационным системам, а как следствие — и к их интеграции. [9]
В настоящее время в Западно-Казахстанском аграрно-техническом университете (ЗКАТУ) разрабатывается единая автоматизированная информационная система управления образовательным процессом, и стоят основные задачи интеграции данных и интеграции приложений.
Наиболее удачным решением для задачи интеграции информационных ресурсов различных информационных систем считается построение централизованной системы интеграции данных, которая возьмет на себя функции связи данных из нескольких ИС. Интегрирующая информационная система (ИИС) должна поддерживать следующие функции:
- консолидация данных различных информационных систем с описанием структуры данных в центральном узле;
- функция импорта/экспорта данных;
- работа в автономном и оперативном режимах: данные могут быть добавлены в ИИС и считаны из ИИС как в реальном времени, так и обработкой отложенных запросов;
- возможность подключения новых ИС к ИИС с помощью настраиваемых расширений;
- функция системного историзма для предотвращения изменения данных без возможности восстановления;
- функция автоматического контроля качества данных, добавляемых в ИИС;
- функция выверки дубликатов записей и объектов;
- расширенная система прав, ограничивающих работу с данными на самом низком уровне к хранилищу данных;
- универсальный инструмент визуального представления данных для просмотра информации, хранимой в ИИС (интерфейс пользователя);
- функция сложного поиска по данным в ИИС (язык запросов данных). [9]
К числу основных средств, используемых для обеспечения интеграции информационных ресурсов, относятся конверторы данных, интегрирующие модели данных, механизмы отображения моделей данных, объектные адаптеры (Wrappers), посредники (Mediators), онтологические спецификации, средства интеграции схем и интеграции онтологических спецификаций, а также архитектура, обеспечивающая взаимодействие средств, используемых в конкретной системе интеграции ресурсов. [3]
Не существует стандартного уровня интеграции или централизации — каждый руководитель должен самостоятельно (или с помощью консалтинговой фирмы) решать эту непростую проблему. Все зависит от организационно-функциональной структуры конкретного предприятия, структуры его бизнеса, реальных инвестиционных возможностей и политики развития. [1]
Для создания информационной среды могут использоваться несколько организационно-технологических подходов. Среди них можно выделить три основных подхода к созданию интеграционной основы корпоративной информационной среды вуза:
1. использование монолитной системы класса ERP;
2. использование корпоративных веб-служб, в том числе порталов;
3. принципы и технология открытых систем.
ERP-система обеспечивает поддержку управления финансовыми, материальными, кадровыми ресурсами на всех уровнях управления, актуальной информацией, необходимой для принятия оперативных и стратегических решений. Ключевой особенностью современных ERP-систем является использование методик и интегрированных аналитических средств стратегического управления, обеспечивающих управление результативностью как вуза в целом, так и на уровне его структурных подразделений, а также распространение процессов управления за рамки вуза — интеграция с министерством, партнерами, поставщиками, местными и федеральными органами власти и т. д. [7]
При этом необходимо учесть затраты на покупку, внедрение, поддержку ERP-системы, а также существующие информационные системы в вузе.
Второй подход состоит в консолидации уже существующих информационных сервисов с использованием единой концепции сетевого взаимодействия и управления доступом к ресурсам, что обеспечивает интеграцию данных и унификацию доступа к сервисам и приложениям. По мнению сторонников данного подхода, его применение обеспечит перенос в более современную информационную среду функций унаследованных приложений и дальнейшее использование имеющихся данных, а с другой стороны позволит в дальнейшем внедрять новые информационные сервисы на базе единой технологической политики (технологий web-служб), что упростит сопровождение и развитие корпоративной информационной среды. [7]
При данном подходе необходимо решить: какое инструментальное программное средство лучше выбрать, как в дальнейшем будут разрабатываться новые модули системы, какого стандарта придерживаться в проектировании и разработке и, как долго будет строиться интегрированная система.
Основным перспективным направлением создания информационных технологий, определяющим эффективность информационно-вычислительных систем всех уровней и назначений, признан третий подход — технология открытых систем, сущность которой состоит в обеспечении:
- унифицированного обмена данными между различными компьютерами;
- переносимость прикладных программ между различными платформами;
- мобильности пользователей, т.е. возможности пользователей переходить с одного компьютера на другой, независимо от его архитектуры и объема памяти, используемых программ без необходимости переобучения специалистов.
Основой, обеспечивающей реализацию открытых систем, служит совокупность стандартов, с помощью которых унифицируется взаимодействие аппаратуры и всех компонентов программной среды: языков программирования, средств ввода-вывода, графических интерфейсов, систем управления базами данных, протоколов передачи данных в сетях и т.п.
Основной принцип технологии открытых систем состоит в создании среды, включающей программные и аппаратные средства, службы связи, интерфейсы, форматы данных и протоколы. Эта среда в основе имеет развивающиеся, доступные и общепризнанные стандарты и обеспечивает значительную степень переносимости, взаимодействия и масштабирования приложений и данных.
Важнейшим понятием в технологии открытых систем служит понятие профиля как согласованного набора базовых стандартов, необходимых для решения конкретной задачи или класса задач. [5]
Важнейшей задачей при развитии информационной среды является задача интеграции данных. Она возникает в связи с тем, что, во-первых, объем данных быстро увеличивается, особенно за счет развития новых информационных систем, во-вторых, информационные системы в вузе создаются различными группами разработчиков, которые часто используют разные СУБД. Использование единственной базы данных в развитой информационной среде невозможно. Наличие несколько баз данных, возможно различной архитектуры, ставят вопрос о первичности информации, которая обеспечивает непротиворечивость данных. [10]
Интеграция данных в информационных системах понимается как обеспечение единого унифицированного интерфейса для доступа к некоторой совокупности, неоднородных независимых источников данных. Таким образом, для пользователя информационные ресурсы всей совокупности интегрируемых источников представляются как новый единый источник. Система, обеспечивающая пользователю такие возможности, называется системой интеграции данных.
Интегрируемыми источниками данных могут быть традиционные системы баз данных, поддерживающие различные модели данных (реляционные, объектные, объектно-реляционные, графовые и т.п.), разнообразные унаследованные системы, репозитории, веб-сайты, файлы структурированных данных. Обеспечение доступа к данным многих источников через единый интерфейс означает фактически, что речь идет о поддержке представления совокупности данных из множества независимых источников в терминах единой модели данных.
Сложность и характер интеграции данных зависят от уровня интеграции, который необходимо обеспечить, свойств отдельных источников данных и всего множества источников в целом, требуемых способов интеграции.
Системы интеграции данных могут обеспечивать интеграцию данных на физическом, логическом и семантическом уровне. Интеграция данных на физическом уровне с теоретической точки зрения является наиболее простой задачей и сводится к конверсии данных из различных источников в требуемый единый формат их физического представления. Интеграция данных на логическом уровне предусматривает возможность доступа к данным, содержащимся в различных источниках, в терминах единой глобальной схемы, которая описывает их совместное представление с учетом структурных и, возможно, поведенческих (при использовании объектных моделей) свойств данных. Семантические свойства данных при этом не учитываются. Поддержку единого представления данных с учетом их семантических свойств в контексте единой онтологии предметной области обеспечивает интеграция данных на семантическом уровне.
Источники данных могут обладать различными свойствами, существенными для выбора методов интеграции данных — они могут поддерживать представление данных в терминах той или иной модели данных, могут быть статическими или динамическими и т.п. Множество источников интегрируемых данных может быть однородным или неоднородным относительно характеристик, соответствующих используемому уровню интеграции. [3]
Существуют три основных метода интеграции данных: консолидация, федерализация и распространение. [8]
При использовании метода консолидации данные собираются из нескольких первичных систем и интегрируются в одно постоянное хранилище.
При использовании метода федерализации данных образуется единое виртуальное информационное пространство, данные в котором могут храниться в различных источниках, однако информация о расположении данных недоступна запрашивающей стороне.
Метод распространения данных осуществляет перенос данных из одной системы в другую.
В ЗКАТУ имеются следующие приложения, используемые в учебном процессе, которые являются в основном собственной разработкой и нуждаются в интеграции: учет кадров, планирование академических занятий, учет студенческого контингента, составление графика занятий, оценивание знаний обучающихся (на стадии разработки) [2], составление графика экзаменов, составление и проверка тестовых заданий, программа итогового контроля, анкетирование обучающихся и персонала, программа дистанционного образования. Для создания интеграционной информационной среды вуза был выбран третий метод — технология открытых систем, и основан на объектно-ориентированном подходе. Среди имеющихся приложений существуют разработанные ранее и имеют различные СУБД. Для интеграции данных используются методы консолидации и распространения данных в зависимости от приложений.
Литература:
Граничин О.Н., Кияев В.И. Информационные технологии в управлении БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий — ИНТУИТ.ру, 2008
Ершеева Р.М. Анализ требований к Автоматизированной Информационной Системе оценивания знаний обучающихся [Текст] / Р. М. Ершеева // Молодой ученый. — 2011. — №11. Т.1. — С. 70-74.
Когаловский М.Р. Интеграция данных в информационных системах. Сб. трудов Третьей Всероссийской конференции "Стандарты в проектах современных информационных систем", Москва, 23-24 апреля 2003 г.
Крюков В.В., Шахгельдян К.И. Проблемы создания интегрированной информационной среды вуза //Телекоммуникации и образование. 2005. — №6.
Мкртчан Ф.А., Ничипор А.Е. Технология открытых систем интеграционная основа создания баз данных для геоинформационного мониторинга. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. 2003. — № 2. С. 52-61 с.
Нефедова Л.В. Информационные технологии управления в казахстанских вузах // Материалы международной научно-практической конференции «Информационные технологии в гуманитарном образовании». Россия, Пятигорск, ПГЛУ, 24-25 апреля 2008 г.
Олейников А.Я, Меркулова A.B. К вопросу о построении интегрированной корпоративной информационной среды вуза. //Журнал радиоэлектроники электронный ресурс. 2005, — № 12. Москва: РАН, 2005
Торшин, Д.В. Конвертация и перенос данных в задачах интеграции информационных ресурсов / Д. В. Торшин, Н. И. Юсупова // Актуальные проблемы в науке и технике : сб. ст. 2-ой регион. зимн. шк.-сем. аспирантов и молодых ученых. Т. 2. Уфа : Технология, 2007. С. 50—55
Торшин Д.В., Юсупова Н.И. Программное обеспечение для задачи интеграции разрозненных компьютерных систем // «Вестник УГАТУ», Серия «Управление, вычислительная техника и информатика», 2009 № 1 (30).
Шахгельдян К.И. Опыт интеграции при разработке информационной среды вуза //Приложение к журналу «Открытое образование». Материалы Всероссийской научно-методической конференции «Открытое образование и информационные технологии». Пенза. — 2005. с. 368-371.
