數(shù)據(jù)驅(qū)動導(dǎo)向高校多維度教育信息系統(tǒng)開發(fā)研究

魏誠++冷國慧

摘要：隨著數(shù)據(jù)實證應(yīng)用的成熟及研究方法的進(jìn)步，在數(shù)據(jù)驅(qū)動的前導(dǎo)下，面向?qū)ο螅∣O）、面向服務(wù)（SOA）及敏捷方法的應(yīng)用逐漸成熟，使項目成功的效率大幅提高。然而，高校的分散性管理特點使其產(chǎn)品形式或傳統(tǒng)的開發(fā)形式，很難完成校級多數(shù)據(jù)、多業(yè)務(wù)融合的系統(tǒng)。本文通過對東華大學(xué)校級實驗室系統(tǒng)的實證研究，分析項目運(yùn)行成熟度模型，確定可行性及改進(jìn)方法，并總結(jié)概括了四個原則：數(shù)據(jù)暨需求、產(chǎn)品暨構(gòu)建、連接暨應(yīng)用和資源暨界面。

關(guān)鍵詞：多維度復(fù)雜系統(tǒng)；數(shù)據(jù)驅(qū)動；CMM；成熟度

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）17-0111-04

高校校級系統(tǒng)多為多維度數(shù)據(jù)、多業(yè)務(wù)應(yīng)用整合、高服務(wù)要求?；跀?shù)據(jù)建模導(dǎo)向的高校應(yīng)用系統(tǒng)定制的模式逐漸成為主流，而從國外發(fā)展的趨勢來看，整合大數(shù)據(jù)、形成云平臺是未來的趨勢。筆者通過對東華校級實驗室系統(tǒng)建設(shè)的實證分析，探究影響軟件開發(fā)項目成本的關(guān)鍵因素，并建立改善模型和原則。

● 基本知識概述

1.開發(fā)方法概述

基于高校復(fù)雜系統(tǒng)實證的實現(xiàn)方式，在數(shù)據(jù)驅(qū)動的基礎(chǔ)上，借鑒的主要方法有以下三種。

（1）面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法（OO）

面向?qū)ο蠓椒ǎ∣bject-Oriented Method）簡稱OO方法，是一種把面向?qū)ο蟮乃枷霊?yīng)用于軟件開發(fā)過程中的指導(dǎo)開發(fā)活動的系統(tǒng)方法。所謂面向?qū)ο缶褪腔趯ο蟾拍睿詫ο鬄橹行?，以類和繼承為構(gòu)造機(jī)制，來認(rèn)識、理解、刻畫客觀世界并設(shè)計、構(gòu)建相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。

（2）面向服務(wù)的開發(fā)方法（SOA）

SOA是一種松散耦合的軟件體系結(jié)構(gòu)，在這種體系結(jié)構(gòu)中，由各自獨(dú)立可復(fù)用的服務(wù)構(gòu)成系統(tǒng)功能。這些服務(wù)向外公布有意義明確的接口。同時，軟件的開發(fā)是通過對這些實現(xiàn)透明的接口的調(diào)用來完成。

（3）敏捷開發(fā)方法

敏捷即靈活性，快速響應(yīng)。它是一種以人為核心，迭代、循序漸進(jìn)的開發(fā)方法。在敏捷開發(fā)中，會把一個大項目分為多個相互聯(lián)系但也可獨(dú)立運(yùn)行的小項目，并分別完成，在此過程中軟件一直處于可使用狀態(tài)。

2.CMM模型概念

CMM是指能力成熟度模型，主要描述了軟件項目各個階段的發(fā)展過程。CMM重視軟件開發(fā)過程本身，也是按照這一原則監(jiān)控和維護(hù)項目開發(fā)進(jìn)程，從而使項目達(dá)到更加標(biāo)準(zhǔn)化的程度。[1]

CMM為軟件過程能力提供了一個階梯式的進(jìn)化框架，階梯共有五個級別，如下頁圖1所示。

● 高校復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)模式分析

1.影響高校復(fù)雜系統(tǒng)的主要因子

（1）不成熟需求

高校實現(xiàn)信息化系統(tǒng)需求的發(fā)起者、使用者、維護(hù)者是高校的教師。而由于離散的高校管理方式，需求的發(fā)起者和使用者往往并不一致，所以導(dǎo)致需求不確定。需求范圍定義得越清楚，項目的目標(biāo)就會越明確。但是在高校做到這一點非常難，特別是當(dāng)需求方不明確時。此外，項目進(jìn)行過程中，需求變更是很正常的事情，這也是不成熟需求的一種表現(xiàn)。

（2）不成熟組織

軟件組織要在行業(yè)中有立足之地，就必須積累規(guī)?；某晒Π咐?，同時在行業(yè)有一定的認(rèn)可度。軟件組織要在行業(yè)領(lǐng)域中逐步完成相關(guān)的積累，才能走向成熟。

（3）不成熟工作人員

在軟件開發(fā)過程中，由于開發(fā)者的成熟度比較低，缺乏文檔，缺乏跟蹤，工作人員本身不夠清楚每個階段的進(jìn)出和執(zhí)行方法，從而會導(dǎo)致項目拖延，費(fèi)用大大超出預(yù)算。

2.基于高校多維度復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的案例實證分析

多維度復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)就是指：①數(shù)據(jù)源頭維度多，而且不止一種方式；②技術(shù)路線復(fù)雜：不僅需要整合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)還需要物聯(lián)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及接口技術(shù)；③業(yè)務(wù)復(fù)雜，需要滿足各個職能部門的管理要求，使用部門的使用要求以及主管部門的數(shù)據(jù)上報要求。

（1）東華大學(xué)實驗室智能管理系統(tǒng)

系統(tǒng)以實驗室管理、實驗教學(xué)及開放服務(wù)動態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于“同源”數(shù)據(jù)，按需為各項管理活動提供決策支持的模式，其源動力來自于決策應(yīng)用，著力點在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時與完整。其中數(shù)據(jù)共享是基礎(chǔ)，中心應(yīng)用是根本，校級考核是手段，持續(xù)改進(jìn)為目標(biāo)。

①實驗室智能管理系統(tǒng)架構(gòu)（如圖2）。

②業(yè)務(wù)輸出要求。包含報表可視化及大數(shù)據(jù)績效（如圖3），業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)產(chǎn)生及使用。

③數(shù)據(jù)及接口平臺。如下頁圖4所示，校級平臺共享庫作為平臺的共享數(shù)據(jù)庫，對內(nèi)與院級平臺數(shù)據(jù)庫以及校級應(yīng)用數(shù)據(jù)庫對接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向同步，對外與校信息中心共享庫對接，進(jìn)行校級應(yīng)用數(shù)據(jù)的共享，報表分析及可視化應(yīng)用則在此數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上開發(fā)，實現(xiàn)對管理分析與決策的支持；院級平臺在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上開展各項業(yè)務(wù)應(yīng)用，建立與維護(hù)靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系與屬性，并提供業(yè)務(wù)活動相關(guān)的動態(tài)信息。

④物聯(lián)設(shè)備。包括讀卡器、門禁、電源、視頻、語音等物聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)對環(huán)境相關(guān)信息的采集。

⑤項目活動情況。東華大學(xué)實驗室智能管理系統(tǒng)的項目活動情況如上表所示。

3.系統(tǒng)開發(fā)成本的比較分析

東華大學(xué)實驗室智能管理系統(tǒng)包括開發(fā)、測試、需求分析、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、原型設(shè)計5個階段，分別占總活動數(shù)的69%、11%、9%、6%、5%。由數(shù)據(jù)分析可知，軟件開發(fā)階段所占的比例最多，是最消耗成本的一個階段。其他的項目控制也是項目管理中不可忽略的組成部分。因此，我們可以把項目嚴(yán)格地分成各階段，在每個階段中分配合適的人員，充分提高人才利用率，并對各個階段進(jìn)行成本的跟蹤和控制。

4.成熟度對軟件開發(fā)效率的影響

綜合上述分析，我們可以看出，需求階段、原型設(shè)計階段、開發(fā)階段都對軟件項目的進(jìn)程有較大影響，從提高這幾個階段成熟度的角度出發(fā)，有針對性地對項目過程因素進(jìn)行改善。而CMM模型的核心思想就是對軟件項目開發(fā)過程的有效管理。盡管CMM本身存在一些不足，但它能夠為軟件項目的良好運(yùn)營提供合理的框架。

● 數(shù)據(jù)驅(qū)動的開發(fā)流程改進(jìn)策略

在技術(shù)發(fā)展到以云計算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的背景下，業(yè)務(wù)需求要圍繞數(shù)據(jù)展開，基于數(shù)據(jù)產(chǎn)生業(yè)務(wù)，以數(shù)據(jù)邏輯為第一邏輯思維的意義尤其重大。筆者通過以數(shù)據(jù)建模前導(dǎo)實現(xiàn)軟件開發(fā)方法的改進(jìn)，從而繼承原有的軟件工程成熟的工程化實現(xiàn)方式：面向?qū)ο蟮姆椒ā⒚嫦蚍?wù)的方法以及敏捷的方法組織資源高效率開發(fā)。

1.數(shù)據(jù)暨需求

要想有效地改進(jìn)開發(fā)模式，提高效率，滿足客戶需要，就要改進(jìn)開發(fā)方式來適應(yīng)高校的信息化發(fā)展。我們以數(shù)據(jù)暨需求為創(chuàng)新，以數(shù)據(jù)來定義軟件開發(fā)。在多元數(shù)據(jù)的搜集、清洗、備份、同步的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)的開發(fā)和需求的防火墻，促進(jìn)基于數(shù)據(jù)模擬、推送、服務(wù)的系統(tǒng)上線。[2]同時，在系統(tǒng)開發(fā)中，不再是以往傳統(tǒng)的應(yīng)用需求導(dǎo)向，而是以數(shù)據(jù)建模為導(dǎo)向，以數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和流轉(zhuǎn)為可用標(biāo)記。

2.產(chǎn)品暨構(gòu)建

在企業(yè)運(yùn)營工作方面，人才是核心。企業(yè)要做到將信息集中起來，將人員調(diào)動起來，將權(quán)力下放出去。在企業(yè)技術(shù)工作方面，使用說明書的編輯制作要及時跟進(jìn)，企業(yè)宣傳的工具要定期更新，企業(yè)的各個階段版本庫要持續(xù)完善。[3]

（1）定位產(chǎn)品需求

數(shù)據(jù)驅(qū)動的核心是需求，需求定位的基礎(chǔ)是產(chǎn)品，且批量定制取決于產(chǎn)品的積累。那么，要想實現(xiàn)批量定制，首先要積累產(chǎn)品庫，然后將批量定制與開發(fā)并行，從而有效地提高開發(fā)能力和服務(wù)能力，逐漸實現(xiàn)產(chǎn)品定制的目標(biāo)。

（2）積累階段資源

要養(yǎng)成書面記錄的習(xí)慣。只有將數(shù)據(jù)記錄下來，才能夠更加突出主要矛盾和關(guān)鍵分歧。同時，在切割后的項目過程的基礎(chǔ)上，將每個階段分別建立案例庫，方便管理及查詢。先將各項目每個階段的文檔按照項目進(jìn)行歸類，然后再將各個項目中的文檔按階段分類，使其統(tǒng)一于各個系統(tǒng)中，從而形成以項目為單位的橫向系統(tǒng)庫及以文檔為單位的縱向資源庫。

3.連接暨應(yīng)用

在企業(yè)運(yùn)營方面要做到將資源全面連接，形成網(wǎng)狀組織，各個部門形成類似球隊的管理模式。在企業(yè)的技術(shù)工作方面，要強(qiáng)化連接，弱化流程。[5]

（1）物聯(lián)網(wǎng)中間件

物聯(lián)網(wǎng)中間件，即在物聯(lián)網(wǎng)中采取中間件技術(shù)，如樹莓派、手機(jī)、服務(wù)器、云、虛擬等各種終端，以實現(xiàn)多個系統(tǒng)和多種技術(shù)之間的資源共享，最終形成一個系統(tǒng)的全面的服務(wù)系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)中間件，完成數(shù)據(jù)的狀態(tài)采集、遠(yuǎn)程監(jiān)控、協(xié)同交互，實現(xiàn)系統(tǒng)資源的簡單連接與及時應(yīng)用。

（2）批量定制模式

當(dāng)系統(tǒng)庫積累成熟之后，再次面對軟件開發(fā)項目的時候，即可實現(xiàn)批量定制的模式。即從資源庫中尋找與本項目相關(guān)的模塊，快速搭建與客戶需求相近的系統(tǒng)，并將其作為競爭性談判中的一部分，直接為客戶展示系統(tǒng)，使客戶對其需求有更加直觀的認(rèn)識。

4.資源暨界面

標(biāo)準(zhǔn)就是界面，資源就是生產(chǎn)力。文檔提供資源，版本庫提供版本，UI提供模板。[4]

（1）共享產(chǎn)品用例

未來的交流模式是與資源溝通為主，與客戶溝通為輔。通過軟件共享、平臺共享、基礎(chǔ)設(shè)施共享，提高線上線下的資源和實體的交互性，實現(xiàn)資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)利用。在已經(jīng)積累了大量產(chǎn)品庫的前提下，將產(chǎn)品庫中的模塊快速拼湊成一個獨(dú)立的系統(tǒng)，替換相應(yīng)的交互頁面。在此基礎(chǔ)上，即使在客戶需求不是十分明確的情況，也能夠快速地搭建系統(tǒng)，并展示給客戶。

（2）版本資源管理

基于團(tuán)隊協(xié)作的版本管理軟件，可以實現(xiàn)對代碼分支的管理。版本庫資源是提高員工成熟度和組織成熟度的關(guān)鍵工具。

● 結(jié)論

通過東華大學(xué)實驗室管理系統(tǒng)實證研究，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的復(fù)雜系統(tǒng)可以高效率地實現(xiàn)；數(shù)據(jù)驅(qū)動的核心邏輯是需求的落地表現(xiàn)，數(shù)據(jù)暨需求是改進(jìn)需求的關(guān)鍵。改進(jìn)成熟度因素可以有效地提高效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]Mario A.Bochicchio，Antonella Longo.Collaborative Web Labs As A Service：Challenges And Opportunities[J].IEEE First Global Online Laboratory Consortium Remote Laboratory Workshop on12-12，Oct.2011.

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[4]王丹丹，魏忠.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高校智能實驗室系統(tǒng)績效評估研究[D].上海：上海海事大學(xué)，2014.

[5]何立友，魏忠.基于SEM高校知識地圖影響因素實證研究[D].上海：上海海事大學(xué)，2014.