автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Оптимизация управленческих решений в образовательном процессе учебных заведений системы МВД

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЖДАМИРОВ Владимир Иванович

ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ СИСТЕМЫ МВД

Специальность:

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ДИССЕРТАЦИЯ

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Меньших В.В.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Чурюмов В.А.

Воронеж, 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 4

1 Анализ процесса управления качеством обучения в учебных заве- 11 дениях системы МВД.

1.1 Структура процессов управления качеством обучения в учебных 11 заведениях системы МВД.

1.2 Математическая постановка задачи повышения эффективности 24 функционирования системы УКО в УЗ МВД.

1.3 Автоматизация процессов обработки информации в системе управ- 30 ления качеством обучения.

1.4 Цели и задачи исследования. 45

2 Методология структурирования и обработки базовой информации. 47

2.1 Методика группирования базовой информации. 47

2.1.1 Группирование объектов на заданное количество классов, в зави- 49 симости от значений характеристик.

2.1.2 Определение принадлежности объектов к заданному классу, в за- 54 висимости от значений характеристик.

2.2 Оценка принятых управляющих воздействий. 59

2.3 Разработка алгоритма учета динамики характеристик объектов 63 управления.

2.4 Основные выводы 2 главы. 77

3 Разработка информационных и программных средств АИСС ППР. 78

3.1 Структурирование обеспечивающей информации в системе управ- 78

ления качеством обучения.

3.1.1 Формализация информационных потоков. 78

3.1.2 Состав обеспечивающей информации в системе управления каче- 85 ством обучения УЗ МВД.

3.2 Разработка концептуальной модели базы данных АИСС ГШР 98 УЗ МВД.

3.3 Обеспечение выбора и объединения программной компоненты 103 АИСС ППР.

3.3.1 Оптимизация состава обеспечивающей информации. 103

3.3.2 Методика объединения программных модулей в единую систему. 111

3.4 Основные выводы 3 главы. 120

4 Разработка АИСС ППР. 121

4.1 Состав АИСС ППР и средства ее разработки. 121

4.1.1 Выбор инструментальных средств. 124

4.1.2 Разработка физической модели БД. 126

4.1.2 Создание программных модулей. 131

4.2 Результаты функционирования АИСС ППР. 134

4.3 Эффективность внедрения АИСС ППР системы УКО УЗ МВД. 141

4.4 Основные выводы 4 главы. 146 Заключение. 147

Пр. 1 Примеры использования методик группирования объектов. 149

Пр. 2 Пример использования методики объединения программных моду- 154 лей в единую систему.

Пр. 3 Пример функционирования созданной АИСС ППР. 160

Литература. 169

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Современное состояние качества подготовки специалистов характеризуется несоответствием общественно необходимого и фактического уровня их подготовки. Снижению общего уровня качества обучения способствуют как объективные, так и субъективные факторы. К субъективным факторам следует отнести: изменение жизненных интересов, снижение престижности образования и т.п. К объективным факторам относится интенсификация процесса обучения, вызванная ускорением научно-технического прогресса и изменение политической и экономической ситуации в обществе.

Это особенно наглядно проявляется на примере учебных заведений (УЗ) МВД. Побочным фактором ускорения научно-технического прогресса является не только применение его результатов в совершенствовании приемов и методов своей «деятельности» преступными элементами в традиционно сложившихся областях существования человека и общества, но и расширение поля «деятельности» в новых областях: банковская деятельность, экономический шпионаж, рэкет, создание мафиозных структур и т.д. В связи с этим значительно возрастает объем знаний, который должен получить будущий сотрудник для успешной профессиональной деятельности, при сохранении сроков обучения. Положение усугубляется тем, что осуществляется региональный конкурсный отбор кандидатов на учебу в УЗ МВД, а общий уровень подготовки абитуриентов по регионам не равномерен. Возникает необходимость повышения общеобразовательной подготовки определенной категории учащихся.

В этих условиях значительно возрастает роль управления процессом обучения, совершенствование которого невозможно без коренного изменения существующей технологии управления качеством обучения (УКО). В настоящее время появилась возможность достижения поставленной цели в

связи с прогрессом в области развития современных информационных технологий: компьютерная техника; программные инструментальные средства, банки и базы данных; математический аппарат моделирования сложных систем в слабо формализуемых областях.

Таким образом, актуальность темы исследования определяется необходимостью повышения эффективности подготовки специалистов за счет автоматизации систем управления качеством образования.

Исследования выполнялись в соответствии с решением Коллегии МВД №10КМ/1 от 30.08.89 г. «О перестройке системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров ОВД» с 1992 года по настоящее время в ВИ МВД РФ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы является моделирование процесса управления качеством обучения, разработка методик и алгоритмов, необходимых для его автоматизации, и создание на этой основе автоматизированной системы оптимизации управления качеством обучения в УЗ МВД.

Объектом исследования являются процессы проектирования моделей и автоматизированных процедур поддержки принятия управленческих решений в системе УКО УЗ МВД, а предметная область включает процессы УКО в УЗ МВД.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач: создание модели автоматизации процесса принятия решений в системе управления качеством обучения в УЗ МВД;

разработка математических методов получения обеспечивающей выработку управляющего воздействия информации для принятия решения;

разработка алгоритма оптимизации процесса принятия решения в системе управления качеством обучения в УЗ МВД;

разработка алгоритма синтеза программных модулей проектируемой

автоматизированной информационно-справочной системы поддержки принятия

решений (АИСС ППР);

создание концептуальной модели разрабатываемой АИСС ППР;

создание АИСС ППР системы управления качеством обучения (УКО)

для УЗ МВД и ее апробация в процессе выработки управляющих воздействий.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач в

работе использовались принципы системного анализа, общая теория

управления, методы кластерного анализа, вероятностных рядов, ранжирования,

линейного программирования, агрегативных систем.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе получены следующие результаты,

характеризующиеся научной новизной:

предложена модель автоматизированного процесса поддержки принятия

решения в системе УКО УЗ МВД, обеспечивающая оптимизацию процесса

выработки управляющих воздействий и позволяющая осуществить

автоматизацию обратной связи в учебном процессе;

разработана математическая модель оптимизации принятия решения в

системе УКО УЗ МВД, отличающаяся учетом времени получения элементов

обеспечивающей принятия решения информации и количественными

показателями оценки эффективности принятия решения;

получен алгоритм целевого группирования объектов управления,

отличающийся возможностью учета значений характеристик объектов,

реализованный на основе итеративного метода кластерного анализа;

разработан алгоритм определения параметров объектов управления,

отличающийся возможностью учета изменения динамики характеристик

объектов, реализованный на основе методов теории вероятностных рядов;

создана методика оптимизации выбора элементов обеспечивающей

выработку управляющих воздействий информации, отличающаяся

автоматизацией выбора необходимых элементов, основанной на использовании методов ранжирования и линейного программирования;

определена методика синтеза АИСС ППР, обеспечивающая возможность распараллеливания процесса разработки, исключение дублирования и независимость отладки элементов, основанная на использовании методов агрегативных систем.

ТТТ-\ А Ту Т'Т ТТТ"!-1 / А ГТ Т ТТ7Т ТТТ/"»Т">Т Г> А РГЧТГ т тг пт^о^ ?ТГТ Т1 А Т'Т т

мгАк] к!Чпл^КАЛ ЦЬППО^ 1 ь глои 1Ы г1 гпзуЛг>1/\ис>1 ВНЕДРЕНИЯ. Практическая ценность работы связана с использованием ее основных положений и результатов для оптимизации системы УКО в УЗ МВД. Созданы алгоритмы обработки информации и оптимизации ее выбора для выработки управляющих воздействий в системе УКО. Разработана и практически реализована методология создания АИСС ППР, оптимизирующая процесс принятия решения в системе УКО.

Результаты работы внедрены в учебный процесс Воронежского института МВД РФ, Воронежского юридического колледжа «Номос», Нововоронежского политехникума министерства России по атомной энергии.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ. В диссертационной работе на защиту выносятся следующие основные положения:

модель автоматизированного процесса поддержки принятия решения в системе УКО УЗ МВД, отражающее использование АИСС ППР;

математическая модель оптимизации принятия решения в системе УКО УЗ МВД, отражающая автоматизацию процесса поддержки принятия решения;

алгоритм целевого группирования информации для принятия управленческих решений, использующий итеративный метод кластерного анализа;

алгоритм определения параметров объектов управления, учитывающий динамику изменения значений характеристик объектов управления, использующий теорию вероятностных рядов;

методика оптимизации выбора обеспечивающей информации, основанная на методах ранжирования и решении задач линейного программирования специального вида;

методика синтеза АИСС ППР из отдельных компонентов, использующая метод агрегативных систем.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: региональном совещании - семинаре для руководящих работников и преподавателей вузов ЦЧР «Компьютеризация управления качеством высшего образования» (Воронеж, 1992); II Республиканской электронной научной конференции "Современные проблемы информатизации" (1997); Всероссийской научно-практической конференции "Охрана-97" (Воронеж, 1997); международной конференции «Информатизация правоохранительных систем» (Москва, 1998); Воронежской зимней математической школе (Воронеж, 1999); ежегодных научно-практических конференциях Воронежской высшей школы МВД России (1993 -1998).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе приведен анализ существующего процесса УКО в УЗ МВД. Подробно рассмотрен цикл принятия решения и выделен его элемент (шаг принятия решения), определяющий качество управления. Определено, что эффективность шага принятия решения в наибольшей степени может быть повышена за счет применения современных достижений в области информационных технологий и математического моделирования. Проанализированы информационные потоки, циркулирующие в системе УКО УЗ МВД. На основании анализа определен состав и структура информации, действия, выполняемые при получении необходимой для выработки управляющих воздействий информации, построена информационная модель системы УКО, определен состав и структура АИСС ППР и разработана

информационная модель системы УКО с ее участием. Определена математическая постановка задачи оптимизации принятия решения в системе УКО, позволяющая получение за допустимое время выработки управляющих воздействий тех элементов обеспечивающей информации, которые максимально увеличивают обоснованность принимаемого решения, с учетом их коэффициентов важности Обоснована актуальность и цель работы.

Во второй главе формализованы действия, обеспечивающие структурирование и обработку базовой информации для получения необходимой для выработки управляющих воздействий информации, то есть применение методов математического моделирования. На основании итеративных методов кластерного анализа и теории вероятностных рядов разработаны алгоритмы получения следующей обеспечивающей информации: группирования базовой информации; выборочного группирования базовой информации; оценки принятых управляющих воздействий;

определения динамики значений характеристик объектов управления. Это позволит значительно снизить количество параметров, используемых при выработке управляющих воздействий, повысить их качественный уровень и наглядность представления.

Третья глава посвящена вопросам разработки программных и информационных средств АИСС ППР. Детально рассмотрены структура и состав информационного потока базовой (исходной) информации системы УКО УЗ МВД. Сформирован максимально возможный перечень и подробный состав информации, обеспечивающей выработку управляющих воздействий. Используя структуру и состав базовой информации, разработана концептуальная модель базы данных проектируемой АИСС ППР. Используя метод получения оценок важности Саати, и метод решения задач линейного программирования специального вида Лаулера-Белла разработан алгоритм выбора необходимой и получаемой в заданном временном интервале

информации, обеспечивающей выработку управляющего воздействия. Используя метод А-схем описания агрегативных систем, разработан алгоритм объединения программных модулей в единую систему, то есть создание пользовательского интерфейса.

В четвертой главе показана практическая возможность использования разработанных принципов и алгоритмов для создания АИСС ПИР. Рассмотрена стандартная технология управления и получен процесс разработки программной и информационной компонент, позволяющий создание автоматизированной технологии системы УКО. Выбраны инструментальные средства, определена физическую модель БД, разработана общая блок-схема программной компоненты. На примере получения информации об эффективности ранее принятых управленческих решений доказана работоспособность программных средств. Получена количественная оценка сокращения цикла управления {Кр), результат внедрения АИСС ППР. В

результате повышается устойчивость системы управления качеством обучения в УЗ МВД и ее эффективность.

В заключении формулируются основные научные и практические результаты диссертационного исследования.

Прилагается список используемых литературных источников.

1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ОБУЧЕНИЯ В УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ СИСТЕМЫ МВД

1.1. Структура процессов управления качеством обучения в учебных заведениях системы МВД

Как показано во введении уровень качества подготовки специалистов не соответствует общественно необходимому уровню, поэтому возникает необходимость коренного изменений технологии управления качеством обучения. В [89] рассматривается проблема автоматизации проектирования систем управления качеством обучения высшего образования, создающая методологические основы для реформирования управления качеством высшего образования на всех уровнях. На уровне УЗ предложена обобщенная модель базового объекта управления, устанавливающая зависимости качества высшего образования / -го студента - целями его обучения - Ц(" и совокупностью средств достижения поставленных целей -Х^К В данном исследовании рассматривается одно из средств достижения поставленных целей - оптимизация управления качеством обучения.

Рассмотрим более подробно существующий процесс управления качеством обучения (УКО) в УЗ. Факторы, влияющие на процесс УКО, представлены на следующей схеме (рис. 1.1).

УЗ является характерным примером организационной системы [11, 90]. Организационная система состоит из взаимосвязанных подразделений (коллективов), выполняющих различные функции для достижения поставленных целей во взаимодействии с внешней средой.

Принимаемые решения в системе УКО УЗ в большей степени основаны на интуитивных действиях, а не на основе научных методов. Это обосновано рядом объективных причин, вытекающих из особенностей УЗ.

Рис. 1.1. Факторы, влияющие на процесс управления качеством обучения Наиболее существенная особенность УЗ - это наличие активных под-

разделений или отдельных лиц, которым свойственно целенаправленное поведение. Активный характер, целенаправленность поведения системы управления УЗ обусловлено участием людей в принятии и исполнении решений по всем аспектам деятельности УЗ и выражаются в способности предвидеть управляющее воздействие со стороны управляющего органа и действия других элементов системы и с учетом этого выбирать в рамках альтернатив свои действия и стратегию поведения.

Активность элементов системы мож