В Тверском государственном медицинском университете был автоматизирован процесс составления фронтально-циклового расписания. Система построена на базе продукта «1С:Автоматизированное составление расписания. Университет», которое было доработано под специфику медицинского университета. Главная особенность проекта — «умный» алгоритм составления расписания, разработанный в сотрудничестве с лабораторией «Теории расписаний и дискретной оптимизации» Института проблем управления РАН. В результате значительно облегчён труд методистов-составителей расписания по работе с огромными объёмами информации. За счёт программного контроля при составлении расписании удалось полностью исключить коллизии.
«Тверской государственный медицинский университет» был основан в 1954 году на базе Ленинградского стоматологического института, переведённого из Ленинграда в Калинин. Входит в рейтинг 100 лучших вузов по версии Forbes. В составе учреждения 62 кафедры, 6 факультетов, ФДПО, собственная клиника и более 20 кафедр, разбросанных по больницам города. Общая численность педагогического персонала составляет более 500 человек, количество обучающихся — более 4000 человек.
Цель проекта — повысить эффективность и качество составления фронтально-циклового расписания, полностью исключить коллизии в составленном расписании и облегчить труд методистов-составителей расписания.
Задачи:
- автоматизировать составление фронтально-циклового расписания;
- формировать учебную нагрузку кафедр и преподавателей;
- дать возможность бронирования аудиторного фонда для лекций и части занятий;
- обеспечить отслеживание выполнения запланированной нагрузки;
- сформировать персонализированные расписания студента, преподавателя, кафедры, факультета;
- заложить фундамент для последующей реализации отображения персонализированного расписания в личном кабинете студента.
На момент старта проекта составлением расписания в Тверском государственном медицинском университете занимались 3 методиста-составителя, и на решение этой задачи всегда уходило очень много времени: методисты вручную сводили расписание с помощью MS Word и Excel, после чего итоговое расписание вручную переносили в самописную систему, из которой оно попадало на сайт вуза (рис. 1). Из-за нехватки аудиторий методистам вручную приходилось делить группы на подгруппы.
Помимо сложностей с управлением аудиторным фондом и минимизацией окон отсутствовал контроль над заменами, с трудом считалась фактическая нагрузка по преподавателям. Плюс ко всему, поскольку всё расписание составлялось вручную, нередки были накладки, вызванные человеческим фактором. Оптимальным решением большинства этих сложностей стала автоматизация составления расписания. Ранее в вузе уже пробовали самостоятельно автоматизировать расписание, но попытки оказались неудачными.
Рис. 1. Процесс составления расписания в Тверском государственном медицинском университете до старта проекта
Основой для создания системы составления фронтально-циклового расписания был выбран программный продукт «1С:Автоматизированное составление расписания. Университет». Бизнес-процессы вуза в части составления фронтально-циклового расписания не укладывались в логику актуального на тот момент релиза «1С:Автоматизированное составление расписания. Университет», поэтому функционал типового решения был доработан с учётом специфики организации учебного процесса в Тверском государственном медицинском университете.
Система обеспечила:
- поэтапное составление расписания, но без ограничений последовательности действия, характерных для типового решения «1С:Автоматизированное составление расписания»;
- составление кафедрального расписания;
- планирование нагрузки преподавателей;
- учёт аудиторного фонда;
- специальные интерфейсы по составлению расписания для лекций, практических занятий, цикловых практических занятий.
Система составления фронтально-циклового расписания интегрирована с другими информационными системами университета. Архитектура информационной системы университета показана на рисунке 2.
Рис. 2. Электронная информационно-образовательная система Тверского государственного медицинского университета.
Главной особенностью проекта является «умный» алгоритм составления расписания, разработанный при сотрудничестве лаборатории «Теории расписаний и дискретной оптимизации» Института проблем управления РАН.
Задачи назначения ограниченных ресурсов на операции (работы) и
составления расписания выполнения операций рассматриваются в рамках теории
расписаний. Задачи, рассматриваемые в рамках данного проекта, принято
называть задачами составления временных таблиц (Time Tabling). Обобщённая
задача формулируется следующим образом. Даны множества ресурсов R1, R2,…, Rk
и множество операций J1, J2,…, Jn, которые нужно выполнить. Для каждой
операции задан набор ресурсов, необходимых для её выполнения, причём
ресурсы могут быть однозначно определены (фиксированные ресурсы), или может
быть задано подмножество ресурсов, из которых нужно выбрать фиксированное их
количество (свободные ресурсы). Каждый ресурс может быть назначен только на одну операцию в каждый момент времени.
Требуется для каждой операции выбрать «свободные ресурсы» и
определить момент её выполнения. Полученное расписание должно быть или
допустимым (не нарушать ограничения на ресурсы) или оптимальным, т. е.
допустимым расписанием, при котором минимизирована или максимизирована
некоторая целевая функция.
В качестве примера можно привести следующую задачу составления
расписания занятий в вузе, где R1 — это группы студентов, R2 — преподаватели, R3 — помещения, а операции — это занятия. Ресурсы R1 и R2 являются фиксированными,
R3 — свободными. Имеются различные ограничения на время, когда каждый
конкретный ресурс доступен (например, преподаватель Иванов И. И. может вести
занятия только во вторник и в четверг). Требуется составить допустимое расписание
учебных занятий, или оптимальное, при котором минимизируется, например,
количество окон или количество используемых помещений. Другим примером является задача составления графиков вахтования персонала на сырьевых предприятиях.
Рассматриваемые задачи, возникающие в практике российских учреждений
и организаций, специфичны, их постановка сильно отличается от постановки
схожих задач, возникающих в других странах. Например, в европейских странах
ресурсные ограничения, связанные со студентами, рассматриваются иначе. Каждый
студент рассматривается индивидуально, но возможна ситуация, когда при
построенном допустимом расписании студент не сможет посетить все выбранные
им курсы. В нашей стране алгоритмам решения задач с российской спецификой, а также автоматизации составления расписания уделяется мало внимания. Как следствие, часто учебные расписания в вузах составляются вручную отделами численностью до 20 человек.
Рассматриваемая задача является NP-трудной в сильном смысле. В библиотеке ScienceDirect можно встретить более 1600 научных статей по данной тематике, что свидетельствует о её актуальности. Данная область теории расписаний активно развивается за рубежом. Например, в научной группе ASAP (Ноттингем, Великобритания). Многочисленные программные продукты для составления учебных расписаний или графиков работы персонала (в ресторанах, на транспорте) активно используются повсеместно.
Составление фронтально-циклового расписания — это сложная задача, и в начале проекта методисты-составители не верили, что её можно успешно автоматизировать. Поэтому было принято решение выполнять проект по мягкой технологии — «1С:Технология быстрого результата». Создание системы проходило без составления технического задания. Технология быстрого результата позволила сократить затраты (время, бюджет, ресурсы) на документооборот и сосредоточиться на быстром и качественном решении тех участков, которые наиболее приоритетны и актуальны для университета в данный момент.
Кроме того, отметим следующие сложности проекта:
- Недоверие пользователей: практически никто не верил в успех из-за двух неуспешных попыток самостоятельной автоматизации, многие сотрудники вуза хотели бы оставить всё как есть, даже среди руководителей вуза были опасения, что не стоит автоматизировать составление расписания («Жили же как-то, не стоит менять…»).
- Внедрение системы происходило удалённо (из Санкт-Петербурга).
В результате внедрения была достигнута главная цель — повышены эффективность и качество составления расписания. За счёт программного контроля при составлении расписании удалось полностью исключить коллизии. Система составления фронтально-циклового расписания обеспечила:
- для руководства:
- оптимизация использования аудиторного фонда;
- сбалансированные отношения в коллективе, снижение количества конфликтов.
- для диспетчеров:
- значительное облегчение труда составления расписания за счёт автоматизации;
- повышение качества составляемого расписания.
- для преподавателей и студентов:
- уменьшение окон в расписании.
