覃忠臺， 張明軍

(廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系， 廣東 廣州 510990)

0 引言

本科畢業(yè)設(shè)計是高校在人才培養(yǎng)過程中的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)[1]，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識、基本理論和技能進(jìn)行綜合實訓(xùn)來提高分析和解決問題的能力、應(yīng)用實踐能力等。然而畢業(yè)設(shè)計的過程與實驗課不同，正是由于其特殊性，往往全過程管理和質(zhì)量監(jiān)控尤為重要。各級教育行政部門和高校十分重視本科畢業(yè)設(shè)計工作，制定了相關(guān)的文件和規(guī)范[2]，但依然存在一些客觀因素影響著畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。這些因素主要有：第一，畢業(yè)設(shè)計的時間跨度長，師生都較容易產(chǎn)生松懈，往往存在一些臨時抱佛腳甚至無法按時完成的現(xiàn)象；第二，畢業(yè)設(shè)計課題的業(yè)務(wù)較繁雜，工程量較大，開展流程不當(dāng)會大大增加指導(dǎo)老師和學(xué)生的工作量；第三，畢業(yè)設(shè)計工作的管理往往只看結(jié)果不重視過程，往往導(dǎo)致出現(xiàn)問題時而無時間更正。針對這些問題，很多學(xué)者根據(jù)不同專業(yè)特點對此進(jìn)行了研究[3-5]，并基于信息技術(shù)研發(fā)了畢業(yè)設(shè)計管理系統(tǒng)，如基于工作流的畢業(yè)設(shè)計管理系統(tǒng)[6-9]，依照畢業(yè)設(shè)計過程的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行柔性管理，提高工作效率。

本文針對上述問題，立足于畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控和管理，依照畢業(yè)設(shè)計工作的特點及流程，基于過程管理技術(shù)設(shè)計了一個畢業(yè)設(shè)計監(jiān)管系統(tǒng)，提出了基于時間監(jiān)控和進(jìn)度監(jiān)控的質(zhì)量監(jiān)控模型和算法，能有效提高質(zhì)量監(jiān)控管理的效率。

1 過程管理技術(shù)

過程管理(process management)理論和方法[10-11]目前在企業(yè)中開展了實施和應(yīng)用，取得了很好的成效。是指為了達(dá)到某種目的，對企業(yè)或組織所涉及的過程，如生產(chǎn)過程、設(shè)計過程、商業(yè)過程、辦公過程、后勤和分發(fā)過程等，進(jìn)行設(shè)計、改進(jìn)、監(jiān)控、評估、控制和維護(hù)等各方面的工作[12]。過程管理包括過程策劃、過程實施、過程監(jiān)測和過程改進(jìn)等四個階段，將過程管理技術(shù)應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計過程管理中，是提高畢業(yè)設(shè)計效率和質(zhì)量的重要保障和手段。畢業(yè)設(shè)計過程管理模型如圖1所示。

圖1 畢業(yè)設(shè)計過程管理模型圖

(1) 過程策劃要求預(yù)先制定好畢業(yè)設(shè)計的各個流程，通過流程管理智能引導(dǎo)，使教師和學(xué)生明確畢業(yè)設(shè)計管理的流程次序，按照制定的流程有序開展工作。

(2) 過程實施要求畢業(yè)設(shè)計工作必須嚴(yán)格按照預(yù)先制定的流程操作，將每一項指導(dǎo)工作落到實處。

(3) 過程監(jiān)測要求對畢業(yè)設(shè)計各個流程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控管理，提高工作的實效性。

(4) 過程改進(jìn)要求畢業(yè)設(shè)計強(qiáng)化過程意識，做好及時跟蹤和反饋，根據(jù)過程監(jiān)測的異常問題進(jìn)行實時處理，推動各個過程有序地進(jìn)行。

2 過程管理在畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 過程管理流程

畢業(yè)設(shè)計的主線工作是課題錄入、學(xué)生選題、選題審核、上傳任務(wù)書、上傳論文、指導(dǎo)評分、答辯推薦、評閱評分、答辯評分、答辯匯總。這些工作需要系統(tǒng)管理員、教務(wù)員、教師、學(xué)生等角色共同參與完成。將畢業(yè)設(shè)計工作分為畢業(yè)設(shè)計啟動階段、選題階段、指導(dǎo)設(shè)計階段和答辯階段，每個階段細(xì)分若干過程，每個過程對應(yīng)的角色操作如圖2所示。

圖2 畢業(yè)設(shè)計流程圖

系統(tǒng)流程圖從橫向和縱向兩個維度清晰地描述了畢業(yè)設(shè)計的階段發(fā)展順序以及每個階段的過程環(huán)節(jié)，過程的角色身份標(biāo)注明確了各個過程的用戶操作權(quán)限，從流程圖可看出，畢業(yè)設(shè)計過程操作的主要角色是教師和學(xué)生，系統(tǒng)對教師、學(xué)生參與的過程進(jìn)行全程監(jiān)控是落實過程實施的重要保障。

2.2 質(zhì)量監(jiān)控架構(gòu)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)面向高校服務(wù)，用戶多、業(yè)務(wù)繁雜、數(shù)據(jù)信息量大，采用多層體系架構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量監(jiān)控架構(gòu)，分為持久層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層。如圖3所示。

圖3 質(zhì)量監(jiān)控架構(gòu)圖

持久層為系統(tǒng)提供Redis緩存數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)文件儲存信息數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)緩存和讀寫數(shù)據(jù)庫的訪問服務(wù)；業(yè)務(wù)層提供給系統(tǒng)用戶使用的過程監(jiān)控業(yè)務(wù)功能模塊。畢業(yè)設(shè)計各個過程的監(jiān)控流程，如圖4所示。

圖4 質(zhì)量監(jiān)控流程圖

2.3 質(zhì)量監(jiān)控模型設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計各個過程的有效實施通過質(zhì)量監(jiān)控來捕獲過程的異常情況，及時處理和改進(jìn)，以獲得畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的整體提高。過程管理的質(zhì)量監(jiān)控用過程的業(yè)務(wù)流程形式化表示，描述過程定義的形式化模型用有向圖、對象模型和帶有約束條件的文法表示等，有向圖中的結(jié)點表示過程的執(zhí)行流程，有向邊表示各流程之間的約束條件及數(shù)據(jù)流向，突出過程的數(shù)據(jù)流動性。

(1) 時間監(jiān)控模型

定義1：每個活動過程的事件觸發(fā)的條件是通過相關(guān)參數(shù)來約束的，參數(shù)v是一個三元組,其中d是一個常量，表示緩沖時間基數(shù)，它描述的是在過程控制時間結(jié)束前的天數(shù)，為整數(shù)，如1、2；b表示可發(fā)送提醒消息的緩沖時間；t為系統(tǒng)當(dāng)前時間。用V表示活動過程參數(shù)構(gòu)成的集合。

定義2：每個過程與用戶交互通過消息推送及時提醒，參與活動過程的用戶u是一個二元組,其中r為接收消息用戶名;t為用戶角色。U表示參與某個活動過程所有用戶構(gòu)成的集合。

定義3：某個活動過程a是一個四元組,其中n為過程名;s為過程開始條件;e為過程結(jié)束條件,U為參與到此過程的所有用戶集合。用A表示系統(tǒng)維護(hù)的所有活動過程a構(gòu)成的集合。

定義4：活動過程a的過程實例s是一個七元組,其中n為活動實例對應(yīng)的活動過程名稱;U為定義2的參與此項活動所有用戶的集合;b為開始時間;e為結(jié)束時間;s為當(dāng)前活動流程的狀態(tài):未開始、已開始、進(jìn)行中、預(yù)警、已結(jié)束，分別用0、1、2、3、4表示;V為該活動過程實例所用到定義1的參數(shù),A為定義3中系統(tǒng)維護(hù)的所有活動過程構(gòu)成的集合。

用戶在參與某個過程活動的時間控制算法描述。

① 用戶u從定義3中系統(tǒng)維護(hù)的所有活動過程A中選擇待啟動的活動過程a；

② 從定義4中獲得該過程實例名稱n，建立一個新的過程實例結(jié)構(gòu)p,其中Ap=na，bp=開始時間；ep=結(jié)束時間；Vd←緩沖時間基數(shù)；Vt←系統(tǒng)當(dāng)前時間；

③ 當(dāng)Vt

④ 當(dāng)As=Vt=bp，?Up=rp)，sp←1，Up←告警消息；

⑤ 當(dāng)Vt∈[bp,ep)，sp←2；

⑥ 當(dāng)Ae=Vb=Vt，?Up=rp)，sp←3，Up←告警消息,其中Vb通過PHP的時間處理函數(shù)“date("Y-m-d " ,(strtotime(es)-3 600*24*Vd))”獲得緩沖日期時間。

⑦ 當(dāng)Vt>=ep，sp←4，Ap←Anext。

(2)進(jìn)度監(jiān)控模型

定義5：過程進(jìn)度監(jiān)控的參數(shù)v是一個七元組，其中n為過程名稱；b表示緩沖時間，d是一個常量，表示緩沖時間基數(shù)；t表示系統(tǒng)當(dāng)前時間；w表示該過程用戶的任務(wù)總數(shù)；c表示用戶已經(jīng)完成的任務(wù)數(shù)；h表示用戶未完成的任務(wù)數(shù)。用V表示所有過程進(jìn)度監(jiān)控的參數(shù)構(gòu)成的集合。

定義6：接受活動過程進(jìn)度監(jiān)控的用戶u是一個元組，其中r為接收消息用戶名；t為用戶角色。U表示參與某個過程監(jiān)控的所有用戶構(gòu)成的集合。

定義7：定義某個活動過程a是一個二元組。其中n為過程名；U為定義6參與到此過程的所有用戶集合。用A表示系統(tǒng)維護(hù)的所有監(jiān)控過程。

定義8：定義過程監(jiān)控實例s是一個五元組，其中n為監(jiān)控實例對應(yīng)的過程名；s表示任務(wù)完成狀態(tài)：任務(wù)完成中、已完成、未完成三種，分別用0、1、2表示；e為該過程結(jié)束時間；V為該過程監(jiān)控所用到的定義5的參數(shù)集合；U為定義6參與監(jiān)控的所有用戶構(gòu)成的集合；A為定義7中系統(tǒng)維護(hù)的所有監(jiān)控過程。

用戶在參與某個過程活動的進(jìn)度監(jiān)控算法描述。

① 管理員從定義7中系統(tǒng)維護(hù)的所有監(jiān)控過程A中選擇啟動受監(jiān)控的活動過程a;

② 從定義4中獲得該過程實例名稱n，建立一個新的過程實例結(jié)構(gòu)s。其中Ps=na；Vt←任務(wù)總數(shù)；Vc←已完成任務(wù)數(shù)；es=結(jié)束時間；Vd←緩沖時間基數(shù)；Vt←系統(tǒng)當(dāng)前時間；

③ 當(dāng)Vh=Vt-Vc=0，ss←1；

④ 當(dāng)Vh=Vt-Vc≠0，且當(dāng)Vb≠Vt，ss←0；

⑤ 當(dāng)Vh=Vt-Vc≠0，且當(dāng)Vb=Vt，ss←2，Us←告警消息。

從時間監(jiān)控和進(jìn)度監(jiān)控執(zhí)行的算法過程可看出，設(shè)計的質(zhì)量監(jiān)控模型具有一定的自動化監(jiān)控功能，在實現(xiàn)時將質(zhì)量監(jiān)控模型封裝成組件提供活動過程監(jiān)控服務(wù)。質(zhì)量監(jiān)控模型如圖5所示。

圖5 質(zhì)量監(jiān)控模型圖

2.4 指導(dǎo)流程模板設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計流程的指導(dǎo)設(shè)計階段是過程管理的關(guān)鍵階段，該階段指導(dǎo)的細(xì)節(jié)和質(zhì)量將對答辯階段產(chǎn)生影響。指導(dǎo)流程模板是針對指導(dǎo)設(shè)計階段定制的，以適應(yīng)不同專業(yè)學(xué)科或不同選題的畢業(yè)設(shè)計流程。比如理論研究性的課題只需要提交畢業(yè)論文，設(shè)計性的課題需要設(shè)計開發(fā)作品。根據(jù)課題性質(zhì)建立不同的指導(dǎo)流程模板，其指導(dǎo)步驟也不盡相同。設(shè)計的指導(dǎo)流程模板數(shù)據(jù)項，如表1所示。

表1 指導(dǎo)流程模板數(shù)據(jù)項

教師根據(jù)定制的指導(dǎo)流程通過質(zhì)量監(jiān)控模型對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計活動進(jìn)行全程監(jiān)控，而監(jiān)管者依據(jù)指導(dǎo)流程對教師進(jìn)行監(jiān)控。從上到下形成監(jiān)控者→教師→學(xué)生層層監(jiān)控環(huán)節(jié)。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

通過對過程管理技術(shù)在畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究，設(shè)計開發(fā)了基于過程管理的畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。目前系統(tǒng)已經(jīng)部署投入使用，系統(tǒng)能夠適應(yīng)不同專業(yè)學(xué)科的畢業(yè)設(shè)計管理需求。在制定畢業(yè)設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，通過質(zhì)量監(jiān)控將畢業(yè)設(shè)計過程的實施、監(jiān)測、改進(jìn)等階段落到實處，而且有較高的自動化管制能力。答辯推薦過程監(jiān)控界面如圖6所示。

圖6 答辯推薦監(jiān)控界面

在對答辯推薦過程設(shè)置起始時間后，即進(jìn)入自動監(jiān)控過程，過程的各個狀態(tài)在客戶端實時顯示，并通過AJAX調(diào)用短信模板進(jìn)行實時提醒。在答辯推薦進(jìn)度監(jiān)控界面，系統(tǒng)根據(jù)用戶的總?cè)蝿?wù)數(shù)和已推薦(完成)的任務(wù)數(shù)作對比運算，結(jié)果為0，則完成狀態(tài)為“完成”;結(jié)果不為0時，再判斷該過程是否處于結(jié)束時間臨界點，如果沒達(dá)到臨界點，狀態(tài)顯示“任務(wù)完成中”;如果處于臨界點，則狀態(tài)顯示為“未完成”，同時操作員可進(jìn)行消息提醒。

系統(tǒng)經(jīng)過兩年的運行維護(hù)，各功能已經(jīng)非常完善，性能穩(wěn)定，深受為廣大師生好評，目前已推廣到全院各系應(yīng)用。近三年系統(tǒng)應(yīng)用情況的對比如表2所示。

表2 近三年系統(tǒng)應(yīng)用情況對比表

其中質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)表示是否應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控；學(xué)生選題滿意度指標(biāo)是學(xué)生所選的課題是否與學(xué)生的學(xué)術(shù)積累和學(xué)生素養(yǎng)相符；學(xué)生對指導(dǎo)過程滿意度指標(biāo)反映指導(dǎo)質(zhì)量情況；一次答辯通過率指標(biāo)是第一次答辯通過率；系統(tǒng)使用滿意度指標(biāo)是反映師生對系統(tǒng)的方便易用性、穩(wěn)定性和提高工作效率等方面的滿意度情況。

由表2可看出，在畢業(yè)設(shè)計活動過程中，通過系統(tǒng)的全程質(zhì)量監(jiān)控，各項指標(biāo)數(shù)據(jù)大幅提升。學(xué)生選題滿意度的數(shù)據(jù)從側(cè)面體現(xiàn)出畢業(yè)設(shè)計選題質(zhì)量的提升，通過畢業(yè)選題審核環(huán)節(jié)，保證了選題符合學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域，具有研究價值和實用性。學(xué)生對指導(dǎo)過程滿意度的數(shù)據(jù)體現(xiàn)出系統(tǒng)在畢業(yè)設(shè)計過程環(huán)節(jié)管理中加強(qiáng)了教師的指導(dǎo)積極性，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計的每個過程環(huán)節(jié)獲得良好的指導(dǎo)服務(wù)，解決了溝通難和監(jiān)管難的問題。一次答辯通過率的數(shù)據(jù)體現(xiàn)了教師的指導(dǎo)力度、指導(dǎo)質(zhì)量和學(xué)生能力的提升。系統(tǒng)使用滿意度的數(shù)據(jù)體現(xiàn)出系統(tǒng)的實用性、便利性、實時性和及時性。

4 總結(jié)

通過對過程管理技術(shù)分析，在畢業(yè)設(shè)計中引入過程管理技術(shù)，設(shè)計了畢業(yè)設(shè)計過程管理模型。深入研究了過程管理技術(shù)在畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。其中畢業(yè)設(shè)計過程管理流程是過程管理策劃的體現(xiàn)；指導(dǎo)流程模板是過程管理實施的主體；質(zhì)量監(jiān)控架構(gòu)、質(zhì)量監(jiān)控流程和質(zhì)量監(jiān)控模型是對過程管理實施進(jìn)行監(jiān)測和改進(jìn)的手段和保障。通過實踐應(yīng)用以及對各項指標(biāo)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)果表明，系統(tǒng)有效地解決了本科畢業(yè)設(shè)計溝通難、監(jiān)管難和指導(dǎo)質(zhì)量低等問題。充分調(diào)動了監(jiān)管者、教師、學(xué)生三者的協(xié)作關(guān)系，加強(qiáng)了教師在畢業(yè)設(shè)計過程中的指導(dǎo)力度和積極性，提高了畢業(yè)設(shè)計工作效率和質(zhì)量。