Глава 1. Теоретические аспекты автоматизированной системы "расписание"
1.1 Анализ предметной области
1.2 Информационные системы, автоматизированные информационные системы и их структура
1.3 Обзор существующих автоматизированных информационных систем "Расписание"
Выводы по главе 1
Глава 2. Разработка и реализация автоматизированной системы "Расписание"
2.1 Обоснование выбора MS Access, как средство разработки автоматизированной системы "Расписание"
2.2 Структурный подход к проектированию автоматизированной системы "Расписание" и построение моделей данных
2.3 Преобразование моделей в реляционную базу данных и технология разработки системы
Глава 3. Обоснование экономической эффективности и внедрение автоматизированной системы "Расписание"
3.1 Расчет экономической эффективности разработки и внедрения автоматизированной системы "Расписание"
3.2 Анализ внедрения автоматизированной системы "Расписание"
Выводы по главе 3
Заключение
Список литературы
Список сокращений
Приложение

Введение
Конец ХХ и начало ХХI века являются переходом развитых стран от индустриального общества к информационному. Это выражается в интенсивном совершенствовании средств вычислительной техники и техники связи, появление новых и в дальнейшем развитие существующих информационных технологий, а также в реализации прикладных информационных систем. Достижения информатики заняли достойное место в организационном управлении, промышленности, проведении научных исследований и автоматизированном проектировании. Информатизация охватила и социальную сферу: образование, науку, культуру, здравоохранение.

Трудно назвать другую отрасль человеческой деятельности, которая развивалась бы столь стремительно и порождала бы такое разнообразие проблем, как информатизация и компьютеризация общества.

Главная особенность нашего времени, несомненно, является постоянный рост темпов производства информации. Потоки информации, циркулирующие в мире, которые нас окружает, огромны. В связи с тем, что они имеют тенденцию к увеличению, в любой организации возникает необходимость применения автоматизированной обработки данных, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Большинство организаций предпочитают компьютеризированные способы, позволяющие эффективно хранить, структурировать и систематизировать большие объемы данных.

В современных условиях развития высшего образования становится очевидной необходимость использования компьютера при анализе результатов образовательного процесса. Обучение студента сопровождается настолько значительным ростом объема самой различной информации, что она превращается в главную область трудозатрат персонала учебных отделов.

Далеко не все оценили по достоинству тот объем возможностей, которые предоставляют современные информационные технологии. Потенциал вычислительной техники уже давно позволяет поставить и решить задачу создания автоматизированной системы составления расписания, которая преобразила бы часть организации деятельности учебного отдела. Исследованию этой проблемы и ее разработке посвящены программы "1С: ХроноГраф Расписание", "Астра", "АВТОРасписание"; также свой существенный вклад в теорию и практику этого вопроса внесли работы авторов, таких как А.М. Вендров, В.И. Грекул, Н.Л. Коровкина, Г.Н. Смирнова, С.С. Диго, А.А. Емельянов, Г.Н. Денищенко, М.И. Семенов, И.Т. Трубилин, В.И. Лойко, В.В. Бойко, И.О. Губенко.

Однако в современный экономический кризис университету довольно проблематично приобрести готовую программную продукцию, которую без труда можно было бы перенести на почву учебного заведения. Более реалистичной является подготовка хотя и частной, однако принципиальной важной системы, позволяющей планировать и составлять расписания занятий студентов и преподавателей, что обуславливает актуальность выбранной темы исследования "Разработка информационной системы "Расписание" и внедрение её в работу учебного отдела вуза".

Разработка такого рода программ требует учёта специфики образовательного учреждения. Для этого необходимо выявить объект исследования данного дипломного проекта, им является учебный отдел Московского государственного гуманитарного университета имени М.А. Шолохова.

Предметом для рассмотрения является деятельность учебного отдела, связанная с анализом результатов образовательного процесса.

Цель данной работы состоит в разработке автоматизированной информационной системы "Расписание", которая предназначенной для ведения базы данных групп, студентов, дисциплин, преподавателей и т.д., а также обеспечивать ввод, удаление, хранение, редактирование и отчётность информации, которая содержится в таблицах данных.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

Теоретический анализ и обработка практической и методической литературы по теме дипломной работы.

Проектирование и реализация приемлемой для учебного отдела филиала вуза автоматизированной системы "Расписание" средствами Access.

Обоснование экономической эффективности и внедрение автоматизированной системы "Расписание".

В рамках данного исследования были использованы следующие методы:

Изучение и анализ научной литературы.

Системный и сравнительный анализ.

Классификация - разделение отдельных изучаемых предметов на группы.

Дедукция - вид умозаключения от общего к частному, от абстрактного к конкретному.

Моделирование.

Конструирование и проектирование.

Практическая значимость данной работы состоит в том, что результат достижения поставленной цели имеет возможность применения в деятельности конкретного учебного заведения, а также может быть использован и другими учебными заведениями для совершенствования анализа результатов образовательного процесса, также данная концепция изложения данного исследования может быть использована в качестве методического пособия при разработке информационных систем.

Экспериментальной базой исследования является Егорьевский филиал Московского государственного гуманитарного университета имени М.А. Шолохова.

Структура работы включает в себя введение, три главы, заключение, список литературы, список сокращений и приложения.

В первой главе рассмотрены общие представления о предметной области, потоки данных циркулирующих в структурных подразделениях университета, исследованы основные инструкции для составления расписания.

Введены основные понятия, классификацию ИС и этапы проектирования. Рассмотрены и проанализированы уже имеющие программные продукты.

В третьей главе на основе статистических и вычисленных нами данных, мы выявили экономическую эффективность.

Расходы на разработку, полученные методом калькуляции, составили 37 610,2 руб.

Результатом работы является разработанная автоматизированная система "Расписание" и внедрение её в работу учебного учреждения.

В ходе эксплуатации могут быть выявлены недостатки программы, т.к этап внедрения занимает много времени, но система может совершенствоваться и развиваться, а также служить основой темы для защиты дипломного проекта последующих выпускников, что предполагает её модернизацию.

Глава 1. Теоретические аспекты автоматизированной системы "расписание"
1.1 Анализ предметной области
Начальным этапам дипломного проекта, является выявление предметной области. Она играет большую роль в анализе, структурировании данных и позволяет классифицировать и формализовать информацию обо всех процессах данного исследования.

Предметная область - совокупность связанных между собой функций, задач управления, с помощью которых достигается выполнение поставленных целей, это часть реального мира, представляющая интерес для конкретного исследования [8, c.73].

Цель данной работы - разработка автоматизированной системы "Расписание". Функция составления штатного расписания относится к учебному отделу вуза.

Учебный отдел является структурным подразделением филиала "Московский государственный гуманитарный университет имени М.А. Шолохова". Его работа строится на основе типовой вузовской документации и регламентируется соответствующими годовыми планами. Это предполагает его взаимодействия с другими подразделениями образовательного учреждения. Рассмотрим данную связь на нижеперечисленных процессах:

Учебный отдел осуществляет контроль за организацией учебного процесса на факультетах и кафедрах.

Учебный отдел своевременно представляет факультетам и кафедрам документацию, необходимую для ведения учебного процесса.

Факультеты и кафедры обязаны представить в учебный отдел в сроки, определенные сведения и учебно-методическую документацию, связанную с учебным процессом и работой профессорско-преподавательского состава.

Учебный отдел дает разрешение преподавателям кафедр на работу по трудовым соглашениям и по совместительству.

Все заявки учебного отдела, связанные с выполнением работ по обеспечению учебного процесса, выполняются подразделениями филиала в первую очередь [33].

И так, мы видим активную взаимосвязь с кафедрами и факультетами учебного заведения, образующую информационные потоки, т.е. перемещение информации от одного субъекта образовательного пространства к другому, что способствуют обеспечению организации внутри учреждения. Представим в виде модели (рис.1).

Рис.2. Модель информационных потоков

Контроль в вузе по организации учебного процесса осуществляется ректоратом, департаментом по учебно-методической работе, деканами, заведующими кафедрами.

В обязанности начальника учебного отдела входит:

Контролировать соответствие расписания учебных занятий учебным планам подготовки специалистов, а также нормативным документам организации учебного процесса.

Контролирует выполнение графика учебного процесса ЕФ МГГУ им. М.А. Шолохова.

Контролировать равномерное и своевременное планирование практических и лабораторных занятий в течение семестра.

Осуществляет контроль выполнения преподавателями запланированного объема учебной, учебно-методической, организационно-методической и воспитательной работ.

Осуществляет контроль выполнения профессорско-преподавательским составом утвержденных расписаний учебных занятий, экзаменационных сессий и экзаменов итоговой государственной аттестации.

Организовывать работу методистов отдела.

Подготавливать проекты приказов по организации учебного процесса.

Сотрудники этого подразделения соответственно выполняют поставленные задачи.

Данная деятельность занимает много времени и требует больших трудозатрат. Поэтому для облегчения работы учебного отдела, вследствие исследования предметной области, было выбрано для автоматизации одно из самых сложных и трудоёмких дел, выполняемых сотрудниками - технология составления расписания.

Наша задача - создать программу по организации учебных занятий. Для этого необходимо рассмотреть все аспекты выбранной области.

Расписание составляется в строгом соответствии с учебными планами специальностей:

по аудиторной нагрузке;

по срокам начала и окончания семестра и сессии.

Учебное расписание должно обеспечить равномерную нагрузку учебной работой студентов в течение семестра, месяцев, недели и дня, выполнение дидактических и методических требований и рациональное использование учебных кабинетов, лекционных аудиторий и преподавательского состава.

Один из основных аспектов для комфортной работы преподавателей и студентов является контроль над учебным расписанием. При его составлении предлагается руководствоваться следующим:

Учебное расписание должно составляться в точном соответствии с утвержденным учебным планом.

Учебный процесс может быть организован на основе технологий регулярного или блочного обучения. Обычно, студенты в течение семестра изучают около десяти дисциплин.

При технологии регулярного обучения студенты слушают лекции и занимаются на практических занятиях по всем дисциплинам в течение всего семестра. Зачеты принимаются в конце семестра, а экзамены студенты сдают во время экзаменационной сессии. По технологии регулярного обучения занимаются студенты очного и очно-заочного отделений.

При технологии блочного обучения студенты изучают в течение всего семестра только те дисциплины, которые требуют большого количества учебных часов. В основном дисциплины изучаются компактно. Экзамены и зачеты проводятся во время учебного семестра сразу после завершения лекционных и практических занятий. По технологии блочного обучения занимаются студенты заочного отделения.

Учебные занятия должны быть организованы по твердому учебному расписанию, предусматривающему непрерывность учебного процесса в течение дня и равномерное распределение учебной работы в течение учебной недели.

Для всех видов учебных занятий академический час устанавливается 45 минут, с перерывом между занятиями в 10-15 минут.

Учебные дисциплины следует размещать по дням так, чтобы обеспечивалась правильная постановка преподавания и равномерное распределение самостоятельной работы студентов над учебным материалом. В связи с этим не следует занимать учебный день только лекциями, а также проводить в один день лекционные и практические занятия по одному и тому же предмету.

При распределении дисциплин по дням недели необходимо чередовать дисциплины в зависимости от трудности их усвоения, а также учитывать целесообразное чередование различных методов работы.

Для обеспечения равномерного, в течение семестра, распределение занятий, на которые отводится небольшое количество аудиторных часов, необходимо проводить их через неделю.

Лекции являются одной из самых сложных учебных нагрузок, поэтому рекомендуется ограничивать лекционную нагрузку преподавателя 4 ч. в день (2 лекции).

Лекционные занятия должны предшествовать практическим и лабораторным.

Лекции, как правило, необходимо включать в расписание в начале учебных занятий, причем не рекомендуется вводить в расписание 4-х часовые лекции.

Последнее практическое или лабораторное занятие должно проводится после завершения чтения лекций по данной дисциплине.

Занятия в лабораториях, особенно специальных, работу в мастерских целесообразно проводить преимущественно в конце дня, после теоретических занятий.

Перерывы во время учебных занятий, удлиняющие рабочий день студента, за исключением обеденных, должны быть исключены из расписания.

Учебное расписание - важный документ, и составление его является обязанностью деканов факультетов.

Контроль за выполнением расписания аудиторных занятий, сдачи отчетности, в том числе расписания консультаций, осуществляют деканы факультетов, " Учебное управление университета, проректора по учебной работе. Цель такого контроля - проверка своевременности начала и окончания занятий. О нарушениях расписания занятий (консультаций) сообщается в установленном порядке в Учебное управление, проректору по учебной работе.

Изменение утвержденного расписания учебных занятий допускается в отдельных случаях по представлению декана факультета с разрешения проректора по учебной работе. Изменение расписания по инициативе студенческой группы осуществляется только по согласованию с деканом факультета (или преподавателями), у которого меняется время занятий. Все изменения проводятся в течение месяца с начала учебных занятий.

При составлении расписания учитываются сроки отпусков или командировок. Как правило, преподаватели имеют отпуск летом, однако некоторые из них, работающие в приемной комиссии, не успевают использовать свой отпуск до 1-го сентября.

В связи с отпуском в начале семестра начало проведения занятий сдвигается на более поздний срок, а командировки разбивают занятия на две части, при этом одна часть занятий должна проводиться до командировки, другая - после.

При длительном отсутствии преподавателя (отпуск, командировка или болезнь) заведующим кафедрой составляется график замены занятий, копия которого передается в Учебное управление. График замены занятий согласуется с деканом факультета. Разовые замены занятий регистрируются на кафедре, в деканате в журнале регистрации изменений в расписании, за подписью зав. кафедрой или зам. декана. Замена преподавателя на занятии без соответствующего оформления считается нарушением трудовой дисциплины.

Продолжительность экзаменационных сессий для очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения устанавливается в соответствии с дополнительными отпусками, которые предоставляются студентам, обучающимся в вузе в соответствии со ст.17 Федерального закона "О высшем и послевузовском профессиональном образовании".

Расписания курсовых экзаменов и зачетов факультетов утверждаются проректорами по подчиненности и доводятся до сведения преподавателей и студентов не позднее, чем за месяц до начала зачетно-экзаменационной сессии.

Расписание для студентов очного и очно-заочного отделений составляется с таким расчетом, чтобы на подготовку к экзаменам по каждой дисциплине было отведено не менее 3 дней.

Зачеты и экзамены следует проводить после завершения всех лекционных и практических занятий.

Зачет и защита курсовой работы должны предшествовать экзамену по данной дисциплине.

В дни сдачи экзаменов студенты освобождаются от занятий и зачетов (на очном и очно-заочном отделениях).

Перед каждым экзаменом проводится консультация.

Проведение в один день консультаций и экзаменов недопустимо.

Количество дисциплин, изучаемых ежедневно, не должно превышать трех.

Для каждого курса необходимо запланировать дни самостоятельных занятий, когда студенты должны готовить курсовые работы, писать рефераты и заниматься в библиотеке. Как правило, такие дни назначаются студентам старших курсов.

В праздничные дни занятия со студентами не проводятся, и в расписании это должно быть предусмотрено [33].

Все эти нюансы необходимо учитывать при составлении расписания учебных занятий, в целях качественной организации этого процесса.

Итак, в этом параграфе были рассмотрены общие представления о предметной области, дано его определение. Так же была выявлена связь между подразделениями внутренней структуры университета с учебным отделом образующая потоки данных. Описаны основные инструкции для составления расписания. Таким образом, можно преступать к следующему параграфу данной главы, где будет рассмотрена ИС, классификация и этапы проектирования для дальнейшего развития проекта.

1.2 Информационные системы, автоматизированные информационные системы и их структура
Информатизация в современном мире превратилась в один из наиболее важных ресурсов, а информационные системы стали необходимым инструментом практически во всех сферах деятельности.

Информационная система (ИС) - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

Разнообразие задач, решаемых с помощью ИС, привело к появлению множеству разнотипных систем, отличающихся принципами построения и заложенными в них правилами обработки информации.

Информационные системы можно классифицировать по целому ряду различных признаков. В основу рассматриваемой классификации положены наиболее существенные признаки, определяющие функциональные возможности и особенности построения современных систем. В зависимости от объема решаемых задач, используемых технических средств, организации функционирования, ИС делятся на ряд групп (рис.2).

По типу хранимых данных ИС делятся на фактографические и документальные. Фактографические системы предназначены для хранения и обработки структурированных данных в виде чисел и текстов. Над такими данными можно выполнять различные операции. В документальных системах информация представлена в виде документов, состоящих из наименований, описаний, рефератов и текстов. Поиск по неструктурированным данным осуществляется с использованием семантических признаков. Отобранные документы представляются пользователю, а обработка данных в таких системах практически не производится.

Основываясь на степени автоматизации информационных процессов в системе управления фирмой, информационные системы делятся на ручные, автоматические и автоматизированные.

Рис.2. Классификация информационных систем

Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком.

В автоматических ИС все операции по переработке информации выполняются без участия человека.

Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль в выполнении рутинных операций обработки данных отводится компьютеру. Именно этот класс систем соответствует современному представлению понятия "информационная система".

В зависимости от характера обработки данных ИС делятся на информационно-поисковые и информационно-решающие.

Информационно-поисковые системы производят ввод, хранение, систематизацию, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных.

Информационно-решающие системы осуществляют, кроме того, операции переработки информации по определенному алгоритму. По характеру использования выходной информации такие системы принято делить на управляющие и советующие.

Результирующая информация управляющих ИС непосредственно трансформируются в принимаемые человеком решения. Для этих систем характерны задачи расчётного характера и обработка больших объемов данных.

Советующие ИС вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и учитывается при формировании управленческих решений. Эти системы имитируют интеллектуальные процессы обработки данных, а не данных.

В зависимости от сферы применения различают следующие классы ИС.

ИС организационного управления - предназначены для автоматизации функций управленческого персонала как промышленных предприятий, так и не промышленных объектов.

Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учет и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учет, управление сбытом и снабжением и другие экономические и организационные задачи.

ИС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала по контролю и управлению производственными операциями. В таких системах обычно предусматривается наличие развитых средств измерения параметров технологических процессов, процедур контроля допустимости значений параметров и регулирования технологических процессов.

ИС автоматизированного проектирования (САПР) - предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчеты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.

Интегрированные (корпоративные) ИС используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от планирования деятельности до сбыта продукции. Они включают в себя ряд модулей (подсистем), работающих в едином информационном пространстве и выполняющих функции поддержки соответствующих направлений деятельности.

Существует классификация ИС в зависимости от уровня управления, на котором система используется.

Информационная система оперативного уровня - поддерживает исполнителей, обрабатывая данные о сделках и событиях (счета, накладные, зарплата, кредиты, поток сырья и материалов). Информационная система оперативного уровня является связующим звеном между фирмой и внешней средой.

Информационные системы специалистов - поддерживают работу с данными и знаниями, повышают продуктивность и производительность работы инженеров и проектировщиков. Задача подобных информационных систем - интеграция новых сведений в организацию и помощь в обработке бумажных документов.

Информационные системы уровня менеджмента - используются работниками среднего управленческого звена для мониторинга, контроля, принятия решений и администрирования.

Стратегическая информационная система - компьютерная информационная система, обеспечивающая поддержку принятия решений по реализации стратегических перспективных целей развития организации.

Информационные системы стратегического уровня помогают высшему звену управленцев решать неструктурированные задачи, осуществлять долгосрочное планирование. Основная задача - сравнение происходящих во внешнем окружении изменений с существующим потенциалом фирмы. Они призваны создать общую среду компьютерной телекоммуникационной поддержки решений в неожиданно возникающих ситуациях. Используя самые совершенные программы, эти системы способны в любой момент предоставить информацию из многих источников. Некоторые стратегические системы обладают ограниченными аналитическими возможностями [4].

Подобно тому, как ИС делятся на классы, мы хотим выделить один из компонентов данной классификации, отражающий цель диплома.

Автоматизированная информационная система (АИС) - комплекс информационных, программных, технических, организационно-методических и других необходимых средств, обеспечивающих сбор, обработку, хранение, передачу данных, а также манипулирование ими для решения различных задач [4].

АИС можно разделить на:

системы информационного обеспечения, имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения;

системы (подсистемы) информационного обеспечения, входящие в состав автоматизированных систем управления (АСУ).

Автоматизированная система управления (АСУ) - человеко-машинная система, реализующая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой для принятия решений по управлению объектом. АСУ создают для оптимального управления в различных сферах деятельности.

АИС первой группы, как правило, содержат информационную базу, используемую различными потребителями для удовлетворения информационных потребностей при принятии решений.

К этой группе можно отнести следующие системы:

информационно-поисковые (АИПС) - информационные системы, предназначенные для ввода, обработки, хранения и поиска информации в информационных массивах;

информационно-справочные (АИСС) - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для получения пользователем максимально точной информации по интересующей его теме;

информационно-аналитические (АИАС) - системы позволяющие экспертам быстро анализировать большие объемы данных, как правило являются одним из элементов ситуационных центров, так же, иногда в состав АИАС включают систему сбора данных;

обработки данных (АСОД) - комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для сбора и обработки информации, выдачи управляющих воздействий на объект управления, предоставления результатов обработки информации человеку для принятия решений по управлению;

автоматизации документооборота (АСАД) - совокупность методов и средств для перевода документооборота из бумажной формы в электронную. Например, электронные депозитарии - базы данных, в которых хранятся записи об акционерах;

обучающие (АИОС) - системы тренировочные и контролирующие, наставнические, имитационные и моделирующие, развивающие игры;

экспертные (АИЭС) - системы, которые с помощью ЭВМ и ПО выполняют функции экспертов при решении задач в области их компетенции;

искусственного интеллекта (АСИИ) - совокупность научных дисциплин, изучающих методы решения интеллектуальных (творческих) задач с использованием ЭВМ;

геоинформационные (АГИС) - системы, в которых все данные об объектах привязаны к общей электронной топографической основе. Эти системы предназначены для использования в тех предметных областях, в которых структура объектов и процессов имеет пространственно-географическую привязку;

гипертекстовые (АГС) - системы с ассоциативным связыванием текстов, так называемым гипертекстом.

АИС второй группы являются важнейшей составляющей различных АСУ:

АСУП - АСУ предприятия;

АСУ ТП - АСУ технологическими процессами;

АСУ ТО - АСУ территориальными организациями;

ОГАС - общегосударственная автоматизированная система;

АСПР - автоматизированных систем плановых расчетов;

АСГС - АС государственной статистики;

САПР - систем автоматизированного проектирования;

АСНИ - АС научных исследований.

Проанализировав структуру будущего проекта, было принято решение придерживаться автоматизированной системы обработки данных (АСОД).

Автоматизированные системы обработки данных основываются на применении ЭВМ и других современных средств информационной техники. Без ЭВМ построение АСОД возможно только на небольших объектах. Применение ЭВМ означает выполнение не отдельных информационно-вычислительных работ, а совокупности работ, связанных в единый комплекс и реализуемых на основе единого технологического процесса.

Автоматизированные системы обработки данных следует отличать от автоматизированных систем управления (АСУ). В функции АСУ включается прежде всего выполнение расчётов, связанных с решением задач управления, с выбором оптимальных вариантов планов на основе экономико-математических методов и моделей и т.п. Их прямое назначение - повышение эффективности управления. Функции же АСОД - сбор, хранение, поиск, обработка необходимых для выполнения этих расчётов данных с наименьшими затратами. При создании АСОД ставится задача отобрать и автоматизировать трудоёмкие, регулярно повторяющиеся рутинные операции над большими массивами данных. АСОД - это обычно часть и первая ступень развития АСУ. Однако АСОД функционируют и как независимые системы [22].

Теперь, когда мы определились с направлением нашей дальнейшей деятельности, целесообразно описать процесс создания АИС.

Существует 2 основных подхода к разработке АИС:

Функционально-модульный (структурный) подход.

В основу структурного подхода положен принцип функциональной декомпозиции, в соответствии с которым производится разделение функций системы на модули по функциональной принадлежности, где каждый модуль выполняет определенную последовательность действий в общем процессе [30].

Объектно-ориентированный подход.

Особенность данного подхода предполагает объектную декомпозицию. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами.

Независимо от выбора подхода к проектированию, разработка проходит все этапы жизненного цикла.

Жизненный цикл - это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания программного обеспечения и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.

Выделим следующие этапы проектирования АИС:

Анализ.

Этап анализа предполагает формирование требований к ИС, отражающих цели и задачи организации. Создание информационной модели.

Проектирование.

На этой стадии, прежде всего, формируются модели данных. Построение логической и физической моделей. Осуществляется так же разработка программного и методического обеспечения.

Тестирование и отладка.

После завершения разработки выполняется тестирование системы. Производится корректировка программного, информационного и аппаратного обеспечения.

Внедрение.

Этот процесс предполагает установку и запуск системы. В случае необходимости доработка системы.

Сопровождение.

Обучение персонала. Ответственность за поддержание системы.

В этом параграфе мы описали понятия и классификацию ИС и АИС, выявили подходящий для нашей разработки тип АИС. Рассмотрели стадии проектирования. В следующем параграфе следует, прежде чем приступить к разработке реального проекта, рассмотреть уже имеющие программные продукты.

1.3 Обзор существующих автоматизированных информационных систем "Расписание"
На сегодняшний день существует ряд программ реализующих технологию "Расписание". Предлагается рассмотреть несколько, на примерах известных программ.

Система составления расписаний и учета нагрузки преподавателей в вузе "1С: ХроноГраф Расписание".

Программа "1С: ХроноГраф Расписание" предназначена для автоматизации учебного планирования и составления расписания в отдельных подразделениях профессиональных и высших учебных заведений, на различных коммерческих и некоммерческих учебных курсах (компьютерных, изучения иностранных языков, автошколах и т.д.), в учреждениях дополнительного образования, повышения квалификации и переподготовки специалистов.

"1С: ХроноГраф Расписание" предоставляет возможность:

1. Подготовить данные о периоде обучения, с учетом специфики организации учебной деятельности конкретного образовательного учреждения на основе:

задания учебного года;

разбиения учебного года на периоды учебного планирования;

задания учебных периодов в рамках одного периода учебного планирования с целью детализации сроков преподавания учебных курсов, обучения учебных групп и работы преподавателей;

автоматического заполнения списка праздников;

задания нерабочих недель и каникул;

автоматического формирования списка недель, приходящихся на выбранный период учебного планирования с указанием признака четности/нечетности и количества рабочих дней.

2. Планировать учебную деятельность всего учебного заведения или отдельных подразделений (факультетов, отделений, кафедр и т.п.), используя:

организацию и задание структуры уровней обучения с возможностью дифференциации их на подуровни;

формирование списка учебных курсов (предметов, дисциплин, тем и т.п.) с указанием сроков их преподавания и возможностью просмотра информации об учебных неделях, входящих в заданный отрезок времени;

создание списка учебных групп с указанием численности, специализации и уровня обучения;

деление учебных групп на необходимое количество подгрупп в рамках выбранного учебного курса;

задание идентичных подгрупп в рамках одной группы по нескольким учебным курсам;

создание поточных объединений групп/подгрупп по выбранному учебному курсу;

задание нагрузки учебным группам/подгруппам на весь период учебного планирования;

формирование списка преподавателей;

распределение часов учебного курса в рамках учебной группы/подгруппы по нескольким преподавателям на различные отрезки времени в границах заданного периода учебного планирования;

автоматическое планирование нагрузки преподавателя на заданную последовательность недель с возможностью ручного редактирования.

3. Задать графики работы преподавателей, обучающихся и кабинетов на основе:

назначения конкретных нерабочих часов и дней для преподавателей, учебных групп и кабинетов;

задания максимально возможного количества рабочих дней преподавателя для каждой недели текущего периода учебного планирования;

автоматического копирования графика работы выбранного преподавателя/группы/кабинета с одной недели на заданную последовательность недель.

4. Создать методически выдержанное расписание учебных занятий на основе:

понедельного планирования занятий конкретного преподавателя непосредственно при составлении расписания;

назначения занятий преподавателям в режиме выбранной группы на текущую неделю;

возможности копирования расписания выбранного преподавателя или учебной группы с текущей недели на заданную последовательность недель в рамках учебного периода;

использования эффективного алгоритма "Предварительного расчета" при составлении "черновых" вариантов расписания;

применения интерактивного "Автоматического расчета" для составления "окончательного варианта" расписания на текущую неделю для любого количества учебных групп, с возможностями дальнейшего ручного редактирования;

назначения кабинетов (аудиторий) для проведения занятий с учетом их расположения, вместимости и численности учебных групп.

На основе имеющейся информации программа "1С: ХроноГраф Расписание" позволяет формировать все необходимые отчетные формы с возможностью их настройки по многочисленным параметрам.

Программный продукт (ПП)"1С: ХроноГраф Расписание" представляет собой однопользовательскую конфигурацию системы программ "1С: Предприятие 7.7" и может использоваться совместно с любыми (кроме базовых) версиями программных продуктов, использующих компоненты "Бухгалтерский учет", "Расчет", "Оперативный учет" системы программ "1С: Предприятие 7.7" (например, "1С: Бухгалтерия 7.7 Стандартная версия").

Продукт может функционировать на базе сетевой версии "1С: Предприятия 7.7", но если в учреждении образования структурные подразделения (факультеты, отделения или кафедры) составляют расписание независимо, то каждое из них должно приобрести отдельную копию продукта.

Проанализировав все стороны данной разработки, можно сказать, что она передаёт целостность такого вопроса, как составление расписания. Но основным её недостатком является несовместимость с открытыми платформами.1С: ХроноГраф - закрытая система. В ней изначально не предполагается интерфейс для интеграции продуктов сторонних разработчиков, например, невозможно напрямую интегрировать СУБД ХроноГрафа и сервер web-приложений [16]. Так же её можно отнести к дорогостоящим ПП и по некоторым статистическим данным, она сложна в обращении.

Программа “Avtor” (АВТОРасписание).

Система "АВТОРасписание" предназначена для быстрого, удобного и качественного составления расписаний занятий и сопровождения их в течение всего учебного года.

Имеется восемь основных модификаций программы для различных учебных заведений для средних общеобразовательных школ, лицеев и гимназий, колледжей, техникумов и профессиональных училищ, училищ искусства и культуры, для вузов.

AVTOR помогает максимально облегчить и автоматизировать сложный труд составителей расписания. Система помогает легко строить, коppектиpовать и распечатывать в виде удобных и наглядных документов:

расписания занятий классов (учебных групп);

расписания преподавателей;

расписание занятости аудиторий (кабинетов);

учебные нагрузки.

Время работы программы зависит от размерности учебного заведения и мощности компьютера. Полный расчет и оптимизация расписания школы среднего размера со сложными исходными данными (40 классов, 80 преподавателей, из них более 10 совместителей; две смены; дефицит аудиторий) идет около 2-3 минут на компьютере типа Celeron-2000.

AVTOR позволяет:

строить расписание без "окон" у классов (учебных групп);

оптимизировать в расписании "окна" преподавателей;

учитывать требуемый диапазон дней/часов для классов, для преподавателей и для аудиторий;

учитывать характер работы и пожелания, как штатных сотрудников, так и совместителей-почасовиков;

оптимально размещать занятия по кабинетам (аудиториям) с учетом особенностей классов, предметов, приоритетов преподавателей и вместимости кабинетов;

вводить расписание звонков;

устанавливать время перехода (переезда) между учебными корпусами;

оптимизировать количество переходов из кабинета в кабинет, и из корпуса в корпус;

легко соединять любые классы (учебные групп) в потоки при проведении любых занятий;

разделять классы (учебные группы) при проведении занятий по иностранному языку, физической культуре, труду, информатике (и любым другим предметам) на любое количество подгрупп (до десяти!);

вводить комбинированные уроки для подгрупп (типа "иностранный/информатика") по любым предметам;

вводить (помимо основных предметов) спецкурсы и факультативы;

оптимизировать равномерность и трудоемкость расписания;

легко и быстро вводить и корректировать исходные данные;

иметь любое количество вариантов расписаний;

автоматически преобразовывать расписания при изменении базы данных;

легко сохранять в архивах, копировать и пересылать по E-mail полные базы данных и варианты расписаний (объем архива полной базы расписания средней школы - 10-30 K, большого ВУЗа - 50-70K);

быстро вносить любые необходимые корректировки в расписание;

находить замены временно отсутствующих преподавателей;

автоматически контролировать расписание, исключая любые "накладки" и противоречия;

выводить расписания в виде удобных и наглядных документов: текстовых, Word, HTML, а также файлов dBaseи книг Excel;

выставлять готовые расписания в локальной сети и на Интернет-страницах для общего доступа.

Она предназначена для автоматизированного составления расписания учебных занятий. Программа позволяет оптимизировать использование аудиторного фонда, учитывать особенности учебного процесса (лекции, практические и лабораторные занятия, деление на подгруппы и организацию поточных занятий, проведение занятий по физической культуре и т.д.), учитывать пожелания преподавателей, курсы, расположения учебных корпусов, продолжительность занятий и перерывов. Кроме расписания очного обучения программа позволяет составлять расписание для заочного факультета, колледжа и других учебных структур вуза, обучающихся по другим графикам учебного процесса.

Многофункциональность данного ПП оставляет хорошее впечатление, разработчики отнеслись к этой программе с должным вниманием и учли много проблем и нюансов при составлении учебного расписания. Можно с уверенностью сказать об окупаемости данного ПО в виде трудозатрат сотрудников, но, тем не менее, она остается дорогостоящим продуктом, не каждое учебное заведение может позволить такие затраты [28].

Такие программы очень дорогостоящие, сделаны для крупных предприятий или сложны в обращении. Так же для ведения таких программ нужна поддержка, которая требует больших материальных затрат, заключение специальных договоров о сопровождении и необходимость содержать целый штат сотрудников, которые будут заниматься ее поддержкой. Нами было принято решение создать оригинальную программу более легкую в эксплуатации на платформе MS Access.

Выводы по главе 1
В данной главе были рассмотрены общие представления о предметной области. Так же была выявлена связь между подразделениями внутренней структуры университета с учебным отделом образующая потоки данных. Описаны основные инструкции для составления расписания. Следовательно, было положено начало разработки автоматизированной системы "Расписание".

Так же мы описали понятия и классификацию ИС и АИС, выявили подходящий для нашей разработки тип АИС. Рассмотрели стадии проектирования.

Прежде чем приступить к разработке реального проекта, мы рассмотрели уже имеющие программные продукты. Такие программы очень дорогостоящие, сделаны для крупных предприятий или сложны в обращении. Так же для ведения таких программ нужна поддержка, которая требует больших материальных затрат, заключение специальных договоров о сопровождении и необходимость содержать целый штат сотрудников, которые будут заниматься ее поддержкой. Нами было принято решение создать оригинальную программу более легкую в эксплуатации на платформе MS Access. В следующей главе рационально уделить внимание выбору средств разработки будущей информационной системы.

Таким образом, можно считать поставленную задачу по исследованию теоретической, практической и методической литературы выполненной.

Глава 2. Разработка и реализация автоматизированной системы "Расписание"
2.1 Обоснование выбора MS Access, как средство разработки автоматизированной системы "Расписание"
Существует огромное количество программных средств, использование которых обеспечивает должный уровень развития информационных технологий в образовании и науке. Группа СУБД представлена на рынке программных продуктов, очень широко. Это, например, такие системы, как Paradox, Clarion, FoxBASE. FoxPro, Clipper, Access.

Система управления базами данных (СУБД) - это программный механизм, предназначенный для записи, поиска, сортировки, обработки (анализа) и печати информации, содержащейся в базе данных.

Важнейшей характеристикой любой СУБД является используемый в ней тип транслятора (интерпретатор или компилятор). Программы, написанные для системы-интерпретатора, не работают без наличия самой этой системы. Бесспорным преимуществом интерпретаторов для программистов является удобство разработки и отладки программных продуктов.

СУБД Access имеет достаточно высокие скоростные характеристики и входит в состав чрезвычайно популярного в нашей стране и за рубежом пакета Microsoft Office.

MS Access - это самая популярная сегодня настольная система управления базами данных. Но корень успеха, скорее всего, заключается в прекрасной реализации продукта, рассчитанного как на начинающего, так и квалифицированного пользователя.

Набор команд и функций по мощи и гибкости отвечают большинству современных требований к представлению и обработке данных. В Access поддерживается разнообразные всплывающие и многоуровневые меню, работа с окнами и мышью, реализованы функции низкоуровневого доступа к файлам, управления цветами, настройки принтера, представления данных в виде электронных таблиц и. т.п. Система также обладает средствами быстрой генерации экранов, отчетов и меню, поддерживает язык управления запросами SQL, имеет встроенный язык Visual Basic for Application (VBA), который позволяет создавать массивы, свои типы данных, вызывать DLL-функции, с помощью OLE Automation контролировать работу приложений, которые могут функционировать как OLE-серверы. Возможно даже целиком создавать базы данных, при помощью кодирования, хорошо работает в сети [23, с.6].

Главное качество Access, которое привлекает к нему многих пользователей, - тесная интеграция с Microsoft Office. К примеру, скопировав в буфер графический образ таблицы, открыв Microsoft Word и применив вставку из буфера, мы тут же получим в документе готовую таблицу с данными из БД.

Вся работа с базой данных осуществляется через окно контейнера базы данных. Отсюда осуществляется доступ ко всем объектам, а именно: таблицам, запросам, формам, отчетам, макросам, модулям. Они являются основными компонентами БД.

Опишем их подробней:

Таблица - это фундаментальная структура системы управления реляционной базы данных, где хранятся данные в виде записей (строк) и полей (столбцов). Чаще всего таблица используется для хранения сведений по одному конкретному вопросу.

Запрос - вопрос о данных, хранящихся в таблицах, или инструкция на отбор записей, подлежащих изменению. Обычно они используются для выделения специфических групп записей, чтобы удовлетворить определенному критерию.

Форма - объект Microsoft Access, в котором можно разместить элементы управления, предназначенные для ввода, изображения и изменения данных в полях таблиц. Access позволяет создавать формы, включающие в себе другие формы, они называются подчиненными. Формы позволяют вычислять значения и выводить на экран результат.

Отчет позволяет представлять определенную пользователем информацию в заданном виде, просматривать и распечатывать ее.

Макрос - одна или несколько макрокоманд, которые можно использовать для автоматизации конкретной задачи.

Модуль - набор процедур, функций, объявлений и констант языка Visual Basic For Applications, которые управляют базами данных Access [23, c.39].

Пользователям, малознакомым с понятиями реляционных баз данных, Access дает возможность разделять свои сложные по структуре таблицы на несколько, связанных по ключевым полям.

Реляционный подход к построению базы данных предполагает отображение реальных объектов в виде информационных объектов или объектов предметной области. Информационные объекты описывают реальные объекты с помощью совокупности взаимосвязанных реквизитов [10, c.167].

Современные подходы к проектированию реляционных баз данных основываются на использовании ER-модели.

Основными понятиями ER-модели являются сущность, связь и атрибут [17].

Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна. В диаграммах ER-модели сущность представляется в виде прямоугольника, содержащего имя сущности. При этом имя сущности - это имя типа, а не некоторого конкретного экземпляра этого типа. Для большей выразительности и лучшего понимания имя сущности может сопровождаться примерами конкретных объектов этого типа (рис.3).

Рис.3. Пример типа сущности

Экземпляр сущности - это конкретный представитель данной сущности. Экземпляры сущностей должны быть различимы, т.е. сущности должны иметь некоторые свойства, уникальные для каждого экземпляра этой сущности.

Множество из одного или нескольких атрибутов, значения которых однозначно определяют каждый экземпляр сущности, называются идентификатором (ключом). Каждая сущность должна иметь хотя бы один идентификатор. Если идентификаторов несколько, один из них выбирается как привилегированный. Для идентификации конкретных экземпляров сущности используются атрибуты, выполняющие роль идентификаторов.

Атрибут - поименованная характеристика сущности, определяющая его свойства и принимающая одно значения множества [26, c.67]. Каждому атрибуту присваивается уникальное имя, обозначающее его смысл и значение. Атрибуты изображаются в виде списка их имен внутри блока ассоциированной сущности (рис.4).

Рис.4. Пример типа сущности с атрибутами

Ключ сущности - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности []. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушает его уникальность. Сущность может иметь несколько различных ключей. Ключевые атрибуты изображаются на диаграмме подчеркиванием (рис.5).

Рис.5. Пример типа сущности и атрибута с ключом

Связь - это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между двумя сущностями. Эта ассоциация всегда является бинарной и может существовать между двумя разными сущностями или между сущностью и ей же самой (рекурсивная связь). В любой связи выделяются два конца, на каждом из которых указывается имя связи [17].

Связь представляется в виде линии, связывающей две сущности или ведущей от сущности к ней же самой.

Существуют три фундаментальных типа связи: один - к - одному (1:

1), один - ко - многим (1: M), многие - ко - многим (M: N) [16].

Связь один - к - одному (1:

1) существует, когда один экземпляр одной сущности связан с единственным экземпляром другой сущности.

Рис.6. Тип связи "один-к-одному"

Связь один - ко - многим (1: M) существует, когда один экземпляр одной сущности связан с одним или более экземпляром другой сущности и каждый экземпляр второй сущности связан только с одним экземпляром первой сущности.

Рис.7. Тип связи "один-ко-многим"

Связь многие - ко - многим (M: N) существует, когда один экземпляр одной сущности связан с одним или более экземпляром другой сущности и каждый экземпляр второй сущности связан с одним или более экземпляром первой сущности.

Рис.8. Связь "много-ко-многим"