Системный анализ и информационное моделирование взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера

Дальневосточный и Байкальский регион являются для Российской Федерации одной из важнейших баз сырьевых ресурсов. Основу промышленности регионов составляют топливно-энергетический комплекс, цветная металлургия, минерально-сырьевой комплекс, машиностроение, металлообработка, лесопромышленный комплекс, агропромышленный комплекс, транспорт, пищевая (в том числе рыбная) промышленность.

Для полноценного экономического развития региона требуется создание транспортной инфраструктуры, а для развития энергоемких производстврасширение энергетических мощностей и строительство линий электропередач.

Природно-ресурсный потенциал определяется значительными месторождениями нефти и газа, освоение которых позволяет превратить регион в один из ведущих нефтегазодобывающих регионов страны и создать условия для развития химической промышленности.

Реализация инвестиционных проектов, основанных на использовании богатого сырьевого потенциала восточных регионов страны — наиболее очевидный элемент развития Дальнего Востока и Байкальского региона. Реализация этих проектов позволит создать условия для развития других секторов экономики, а также будет способствовать созданию новых рабочих мест.

В то же время реализация крупнейших инвестиционных проектов, как и программ экономического развития Дальнего Востока и Байкальского регионов потребует комплекса мер со стороны государства, в том числе по выработке политики в сфере профессионального образования всех уровней (начального, среднего, высшего), отвечающей нуждам экономики, в т. ч. спросу со стороны новых инвестиционных проектов. Основные направления социально-экономического развития региона наглядно демонстрируют возрастающую потребность в специалистах различных профилей. Требуются специалисты, обладающие полным набором необходимых компетенций, готовые работать на современных производствах без доучивания и переучивания. Та3 кого уровня возможно достичь, реализовав сквозную модель подготовки специалистов в тесной взаимосвязи всех звеньев одной цепи: школа — среднее специальное учебное заведение (ССУЗ) — высшее учебное заведение (ВУЗ) -организации-работодатели, при условии мобилизации возможностей научно-образовательных систем географически связанных между собой регионов, тем более, что стратегии экономического развития Иркутской области и Дальневосточного и Забайкальского регионов тесно связаны между собой крупнейшими инвестиционными проектами. К данному региону проявляют повышенный интерес крупнейшие, стабильные и финансово мощные компании (ОАО «Газпром», ОАО «Сургутнефтегаз», ОАО НК «Роснефть», ООО «Иркутская нефтяная компания» и др.). Стремясь эффективно развивать свой бизнес, эти компании вынуждены учитывать объективные особенности макрорегиона и, в том числе такую значимую как ограниченность трудовых ресурсов и особенно существенную нехватку квалифицированных работников разного уровня. Это объективно требует подготовки специалистов всей производственной цепочки, соответствующих международным стандартам обучения и корпоративным требованиям работодателей, поэтому крупный высокотехнологичный бизнес ищет возможности подготовки нужных ему специалистов в регионах, на территории дислокации своих предприятий. Объективный характер этих проблем указывает, что для их решения требуется интеграция усилий образовательных учреждений всех уровней для решения актуальных кадровых задач работодателя.

Современная ситуация в области подготовки специалистов характеризуется как разобщенностью учреждений профессионального образования, так и слабыми связями их с организациями-работодателями. Фактически отсутствуют, за редким исключением, устойчивые цепочки «школа — среднее специальное учебное заведение (ССУЗ) — высшее учебное заведение (ВУЗ)». Динамика современной жизни, а особенно динамика развития информационных технологий приводят к тому, что более инерционный учебный процесс не всегда успевает за всеми нововведениями. Результатом является все возрастающее недовольство работодателей качеством подготовки специалистов. В 4 то же время зачастую отсутствуют четкие требования работодателей к квалификации выпускаемых специалистов, и, как следствие, четкие критерии оценки компетенции выпускаемых специалистов.

Проблема усугубляется и тем, что современные реалии требуют при оценке компетенции специалистов руководствоваться не только профессиональными стандартами, но и критериями Болонского соглашения, которые включают такие компетенции, как: коммуникация на родном языке, коммуникация на иностранном языке, математические навыки, базовые навыки в естественных науках и технике, навыки в области информационно-коммуникационных технологий, навыки непрерывного обучения, навыки межличностного общения, правовая компетенция, предпринимательские способности.

Таким образом, становится очевидной проблема взаимодействия между учреждениями профессионального образования и организациями-работодателями, которые образуют производственно — образовательный кластер. Решение этой проблемы требует активного развития взаимодействия образовательных учреждений для расширения доступности образовательных услуг, предоставления потребителям этих услуг разнообразных образовательных программ, технологий и инструментария обучения, вовлечения и передачи в единое образовательное пространство информационных ресурсов образовательных учреждений всех уровней.

В то же время отсутствует научно-обоснованный подход для решения поставленной проблемы. Требуется создание методических основ такого подхода, включающих проведение системного анализа, разработку методик информационного моделирования взаимодействия субъектов образовательного кластера, разработку инструментальных средств поддержки взаимодействия и технологии их применения.

Актуальность решения поставленной проблемы подтверждается тем, что по заказу Федерального агентства образования в 2007 г. Иркутским государственным техническим университетом (ИрГТУ) был выполнен проект «Разработка и апробация модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования в интересах работодателей макрорегиона (на примере Дальневосточного и Байкальского регионов)», направленный на решение вышеперечисленных задач. Проект выполнялся при активном участии автора. Представляемая работа включает выполненные автором обобщение и развитие научных результатов этого проекта.

Таким образом, актуальность выполнения данной работы определяется следующими факторами:

1. Объективной необходимостью подготовки квалифицированных специалистов разного уровня, соответствующих международным стандартам обучения и корпоративным требованиям работодателей.

2. Необходимостью активного взаимодействия между субъектами единого производственно — образовательного кластера.

3. Необходимостью создания методических основ научно-обоснованного подхода для решения проблемы взаимодействия субъектов производственно — образовательного кластера.

4. Целью работы является: создание научно — методических основ информационного моделирования взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Основные задачи работы:

1. Системный анализ проблемы взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера.

2. Анализ современных подходов к информационному моделированию, и инструментальных средств их поддержки и выбор подходов, наиболее адекватных поставленной проблеме.

3. Сбор информации об учреждениях профессионального образования и организациях-работодателей макрорегиона (Дальневосточный и Байкальский регионы) и ее системный анализ.

4. Разработка методики построения информационной модели сетевого взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера как совокупности методик построения типовых информационных моделейразработка типовых моделей и их конкретизация для макрорегиона (Дальневосточный и Байкальский регионы).

5. Определение базовых компонентов инструментальной поддержки сетевого взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера, их проектирование и реализация.

Новизну составляют и на защиту выносятся следующие положения:

1. Впервые предлагается использование информационного моделировании одновременно как инструмента системного анализа взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера макрорегиона и как средства визуализации результатов выполненного анализа.

2. Разработан методический подход к информационному моделированию взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера, базирующийся на выделении слоев однотипных информационных объектов и включающий:

• методические рекомендации по классификации информационных объектов и выделению базовых слоев;

• методику разработки модели сетевого взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера как совокупности методик построения типовых информационных моделей;

• систему типовых инфологических и онтологических моделей и моделей функциональной деятельности.

3. Предложено расширение понятия ИТ-инфраструктуры, применительно к производственно-образовательному кластеруразработаны архитектура и алгоритмы реализации базовых компонентов ИТинфраструктуры для поддержки взаимодействия субъектов производственно-образовательно го кластера.

Практическая значимость. Разработанные методики, модели и программные компоненты применены при выполнении проекта «Разработка и апробация модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования в интересах работодателей макрорегиона (на примере Дальневосточного и Байкальского регионов)» по заказу Федерального агентства образования (проект № Ф-302, контракт П657, 2007 г.) и используются в учебном процессе на кафедре Автоматизированных систем Кибернетического факультета ИрГТУ.

Личный вклад. Результаты, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ, две — в изданиях, рекомендованных ВАК.

В первой главе рассматривается понятие производственно-образовательного кластера и его разновидности: образовательный, научно-образовательный, научно-производственно-образовательный. В данной работе используется понятие «производственно-образовательный кластер», с целью подчеркнуть первоочередную важность для макрорегиона взаимосвязей технических ВУЗов и промышленных предприятий. Производственно-образовательный кластер включает как учреждения профессионального образования: ВУЗы, средние специальные учебные заведения (ССУЗы), профильные школы, так и промышленные предприятия макрорегиона и научные организации.

Анализируются существующие технологии информационного моделирования: структурное, объектное, агентное, онтологическое и инфологиче-ское моделирование. Приведено обоснование выбора технологий и инструментальных средств информационного моделирования, используемых в данной работе.

Предлагается использование информационного моделирования как инструмента системного анализа проблемы взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера. Рассматриваются основные этапы системного анализа проблемы и поиска ее решения.

В работе вводится понятие «модель сетевого взаимодействия субъектов производственно — образовательного кластера», которое трактуется как сово8 купность информационных моделей (инфологических, онтологических, моделей функциональной деятельности), описывающих все составляющие процесса взаимодействия (субъекты и отношения между ними).

Во второй главе рассматривается предлагаемый автором методический подход к построению модели сетевого взаимодействия. Автором предлагается разработка модели на основе фрактального стратифицированного подхода к структурированию знаний, предложенного в 1990;х гг. JI.B. Массель и развиваемого под её руководством в настоящее время.

Далее рассматривается концептуальная модель взаимодействия организаций-работодателей и учреждений образования с учетом научно-технического прогресса. Анализируется существующая модель взаимодействия вузов и предлагается перспективная модель сетевого взаимодействия, в которой выделены субъекты производственно-образовательного кластера.

В качестве первого этапа решения проблемы взаимодействия организаций — работодателей и учреждений профессионального образования предложено информационное моделирование, а именно разработка базовой фрактальной модели сетевого взаимодействия (ФС-модели).

Далее приведена методика построения модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования и работодателей, описаны образующие ее методики.

Третья глава посвящена разработке модели взаимодействия учреждений профессионального образования в интересах работодателей макрорегиона (на примере Дальневосточного и Байкальского регионов). В начале главы систематизирована собранная информация о крупных промышленных предприятиях макрорегиона и их потребности в специалистах, во втором разделе — информация об образовательных учреждениях, имеющих возможность подготовки специалистов по требуемым специальностям.

На базе собранной информации выполнена конкретизация модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования: построены инфологические модели для всех субъектов производственно-образовательного кластера, приведены примеры онтологий слоев ФС-модели и диаграммы бизнес-процессов на примере кафедры технического ВУЗа, учитывающие взаимодействие с организациями-работодателями. Сформулированы рекомендации по применению и развитию модели сетевого взаимодействия.

Для поддержки взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера предложено создать ИТ—инфраструктуру, важной частью которой является информационная инфраструктура. Выделены ее базовые компоненты, одним из которых является интеллектуальная информационно-справочная система. Приведены ее архитектура и алгоритмы реализации.

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении проекта ИрГТУ «Разработка и апробация модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования в интересах работодателей макрорегиона (на примере Дальневосточного и Байкальского регионов)» (Проект № Ф-302, контракт П657), выполненного по заказу Федерального агентства образования в 2007 г. и применяются в учебном процессе на кафедре Автоматизированных систем Кибернетического факультета ИрГТУ.

Автор выражает глубокую благодарность своему руководителю, д.т.н., профессору Массель Людмиле Васильевне, сотрудникам кафедры Автоматизированных систем Кибернетического факультета ИрГТУ, сотрудникам Управления информационных систем и технологий ИрГТУ и сотрудникам лаборатории Информационных технологий Института систем энергетики им. JI.A. Мелентьева СО РАН за полезные замечания и помощь при выполнении диссертационной работы.

3.5. Выводы по главе 3.

В главе приведены сведения об ИрГТУ, подтверждающие наличие и эффективность функционирования производственно-образовательного кластера, в котором ИрГТУ играет важную роль. Учитывая ведущую роль этого ВУЗа в рассматриваемом регионе, ряд положений диссертационной работы иллюстрируется примерами, связанными с ИрГТУ.

Систематизирована собранная информация о крупных промышленных предприятиях макрорегиона и их потребности в специалистах, а также информация об образовательных учреждениях, имеющих возможность подготовки специалистов по требуемым специальностям,.

С использованием этой информации построена система мифологических и онтологических моделей и моделей функциональной деятельности, отображающие и иллюстрирующие результаты выполненного системного анализа собранной информации.

По аналогии с ИТ-инфраструктурой научных исследований предложена архитектура ее базовой составляющей — информационной инфраструктуры. Определен состав, базовых компонентов информационной инфраструктуры: базы данных, репозитарий и интеллектуальнаяинформационно-справочная системы. Реализованапервая очередь интеллектуальная информационно-справочной системы: выполнены проектирование базы данных и пользовательского интерфейсаразработка основных алгоритмов и реализация информационно-справочной системы.

Заключение

.

В диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ современных подходов к информационному моделированию и инструментальных средств их поддержки;

2. Выполнены сбор и системный анализ информации о субъектах производственно-образовательного кластера макрорегиона, включающего Дальневосточный и Байкальский регионы^ с использованием информационного моделирования и современных CASE-средств.

3.: Предложен методический подход к информационному моделированию взаимодействия субъектовшроизводственно-образовательного кластера-базирующийся на выделении. слоев однотипных информационных объектов и включающий:;

• методические рекомендации по классификации информационных объектови выделению базовых слоев;

• методику разработки модели сетевого взаимодействия субъектов производственно-образовательного кластера как совокупностиметодик построения типовых информационных моделей;

• систему типовых инфологических и онтологических моделей и моделей функциональной-деятельности.

4. Построены система онтологий, типовых инфологических моделей и моделей функциональной деятельности для проектирования ИТ-инфраструктуры производственно-образовательного кластера.

5. Предложена, архитектура информационной инфраструктурысубъектов производственно-образовательного кластера, как составляющей ИТ-инфраструктуры, и определены основные компоненты инструментальной поддержки сетевого взаимодействия: совокупность баз данных субъектов производственно-образовательного кластера, репозитарий, включающий их описания, и интеллектуальная информационно-справочная система.

6. Разработаны архитектура и алгоритмы реализации интеллектуальной информационно-справочной системы, включающей базу данных и базу знаний на основе онтологий и продукционных правил для поддержки взаимодействия субъектов образовательного кластера.

7. Разработан перечень типовых запросов, выполнены проектирование и реализация базы данных и информационно-справочной системы на ее основе.

Результаты диссертационной работы использованы при выполнении проекта ИрГТУ «Разработка и апробация модели сетевого взаимодействия учреждений профессионального образования в интересах работодателей макрорегиона (на примере Дальневосточного и Байкальского регионов)» (Проект № Ф-302, контракт П657), выполненного по заказу Федерального агентства образования в 2007 г. и применяются в учебном процессе на кафедре Автоматизированных систем Кибернетического факультета ИрГТУ.