高校新型信息系統建設方案和評測體系的研究

成雨含

(南京郵電大學 信息化辦公室，江蘇 南京 210003)

高校新型信息系統建設方案和評測體系的研究

成雨含

(南京郵電大學 信息化辦公室，江蘇 南京 210003)

隨著教育資源大數據時代的到來，高校信息系統的建設面臨新的發展機遇和挑戰。針對高校新型信息系統建設和整合的需求，文中提出基于云技術組建新一代數字化校園，新建與整合各種云技術資源，建立智能校園、智慧校園的方案，并且重點討論了一套由可行性評價、經濟效益評價、技術質量評價所構建的高校新型信息系統綜合評測體系，通過獨立因子分析法對其進行定量分析，提供一個系統、直觀、具體的數量分析結果，以確保信息系統每一階段的建設都能為高校帶來新的競爭力。最后，給出了一個應用案例。結果表明，文中所述方法具有科學性和方便性，為高校新型信息系統的建設和整合提供了一套可行的評價方案。

信息系統；評測體系；獨立因子分析；云技術

0 引 言

隨著“大數據時代”的到來，基于云技術組建新一代數字化校園，新建與整合各種云技術資源，發展新型高校數據業務平臺就成為了高校信息系統建設的一種必然趨勢。高校信息系統建設硬件設備更新快、軟件發展迅速、新業務項目不斷涌現、應用技術推陳出新、數據安全要求越來越高[1-3]。因此，新型高校信息系統的建設和整合是一個復雜的工程，必須對信息系統的建設和評價問題給予足夠的重視，提高高校信息系統建設和整合的效率,發揮其在高校教學、科研和校園生活中的作用,進一步提升信息系統的育人功能、資訊功能、智能管理和數據挖掘功能[4-6]。本校信息化工作“以優質服務為中心，以提高效率為導向”，不斷提升基礎設施質量、運維保障質量、平臺建設質量、用戶服務質量和數據管理質量，充分發揮了信息化在保障和促進學校教學、科研、管理、服務工作中的重要作用，被評為2014年“江蘇省高等學校信息化建設優秀單位”。

建設適合本高校需要的新型信息系統是管理者們面臨的難題[7-10]。在“大數據”時代，高校需要切實提高對日益增長的各種教學、科研、管理、學習、財務數據的處理能力。新型信息系統不僅要考慮新設備、新技術的購買與引進，還要利用好已有設備與資源，確保超前發展與充分利用相互融合。在新型信息系統建設和整合的過程中，高校往往面對眾多的IT服務商所提供的多種建設和整合方案。如何評析這些方案，全面權衡其先進性、可行性、安全性、費用、經濟效益、系統性能、系統建設、系統環境以及用戶評價等指標，并根據自身的狀況，量時量力地分階段完成，確保新型信息系統每一階段的建設和整合都能為高校帶來新的競爭力。

為了定量分析這些評價指標，文中提出了一種基于獨立因子的評測指標定量分析方法，詳細討論了該方法的原理和實施步驟。在實踐的基礎上總結出一套由項目前期評價、經濟效益評價、技術質量評價所構建的高校新型信息系統建設和整合方案綜合評測體系，采用獨立因子分析法進行定量分析，并且給出了一個應用案例，為高校信息系統的評價提供了一種可行的手段。通過新型信息系統的建設，實現教學資源的充分利用，尤其是教育數據的深入挖掘，逐步把本校的各種數據轉換為一種最有價值的資產，提高辦學效率與質量，從而促進學校工作的全面發展。

1 高校新型信息系統的建設方案

高校信息系統建設的水平往往是學校整體辦學水平、形象和地位的重要標志，特別是電子信息類為主體的綜合型高校，更是如此。日夜運行的校園網、數字圖書館、學生綜合管理系統、網絡教學與教學資源管理系統、高性能計算平臺，在學生的上網、借書、學籍、選課、成績、上課過程中，在教師的基本信息、課件、視頻、遠程教育課程以及科學計算中，在學校管理人員的科研管理、財務管理、人力資源管理中不斷產生大量數據，高校的大數據時代不可避免將到來。因此，高校新型信息系統的建設思路就必須要考慮建設具有大數據處理功能的軟硬件平臺，在新型信息系統的基礎設施建設、資源建設和應用系統建設中嵌入云技術的處理模式。一種高校新型信息系統建設方案示意圖如圖1所示。在高校常規信息系統建設模式中突出了基于云技術建立容量大、性能高、安全可靠、協同優良的云數據中心平臺。

在基礎設施建設中，存儲和服務器等設備不僅購買成本高，而且維護運行成本也高，耗資巨大，必須全面評價，并且要避免出現學校各部門、各學院的資源重復建設，利用率不高的現象。

在資源建設中，一方面，云架構新產品不僅能夠在高校新型信息系統中運行，并且能夠與現有的設備和資源統一整合；另一方面，社會云和學校云中的異構資源通過中間件整合能夠實現完全的共享和統一。

圖1 高校新型信息系統建設方案示意圖

在應用系統建設中，利用云計算的高可靠性和通用性，將原有的4大應用系統—基礎應用信息系統(諸如：校園一卡通、電子郵件、虛擬社區、BBS、心靈驛站、紫金漫話、校園網站等)、教學信息系統、科研信息系統和管理信息系統，統一安裝在云計算服務器端；并且在應用系統中重點推廣、應用物聯網技術，建立可感知校園內人和物的感知區域，形成具有各校特色的智能校園、智慧校園；實現接入安全方便，內容豐富多彩，功能完善齊全，技術先進可靠，快捷、高效、全覆蓋的新型信息系統。

2 高校新型信息系統建設的評測體系

2．1 新建設項目的前期評價指標

高校新型信息系統建設涉及學校、服務商、領導、教師、學生、相關部門等多個主體,因此評價的角度也有多種。從提高新型信息系統的建設和整合成功率的要求看,必須要站在本校自身的角度建立評價指標體系。

高校新型信息系統新項目的前期評價指標主要包括三個方面：必要性、可能性以及軟硬件的先進性和安全性的功能評價。

評價的目的是對新建設項目進行可行性分析，分析高校是否具備建設新信息系統的條件，有無建設的必要，有無實現的可能，系統的新功能是否彌補原有信息平臺的不足，有效提升信息系統的育人功能、資訊功能、智能管理和數據挖掘功能，并與原系統平臺實現無縫連接、整合等。

必要性評價從高校內部和外部兩方面分析本校是否有必要進行信息系統新項目的建設。內部因素主要包括高校教學、科研和校園生活中對新項目的需求、高校發展戰略對新項目的需求、新項目的應用將給高校帶來的優勢；外部因素主要包括其他高校新項目建設的現狀以及新項目的發展趨勢等。從上述方面說明本校進行新型信息系統建設有無必要，比如可以用“帶來教學科研優勢”、“提升信息系統的先進性”和“提高師生滿意度”等指標進行評價。

在認為有必要進行新項目建設的前提下進行可能性評價，評價本校現有條件有無進行新項目建設的可能性，包括學校各方面對“新項目的認可度”、“資金的滿足度”等指標。

另外還要對新項目建設所需的軟硬件功能進行評價，包括器件的先進性、安全性和開放度，項目的建設周期和后期服務成本，項目目標實現的可能性與風險等構成的項目自身的先進技術的認可度。目前，云計算還沒有完全統一的標準，不同廠商的云架構產品存在不同的優勢，一定要按本校自身需求進行評價。

通過前期評價找出信息系統新項目建設的切入點，同時通過分析可以知道本校信息系統新項目建設的優勢和劣勢，從而做出相應的改善和調整，獲取“低耗資、高效益”的建設目標。

2．2 新建設項目的經濟效益評價指標

2.2.1 新建設項目的基本經濟管理原則

(1)經濟性原則：新項目建設需重點考慮成本，必須評估其經濟性指標，實現低成本，高效益。

(2)效率性原則：新項目建設的目的是追求最大的綜合效益，其中資源的利用率是重要指標之一，新項目建設應使利用率得以提高。

(3)協調性原則：通過新項目建設，使高校各種信息資源具有良好的配合關系，達到綜合平衡。

(4)適用性原則：新項目建設應以滿足高校信息業務需求為目的，可靠適用為好。

(5)靈活性原則：新項目建設要具有靈活性，以便根據高校的發展進一步擴展新型信息系統。

2.2.2 評定信息系統新項目建設的經濟指標

評定新項目建設方法可用以下經濟指標：

1)新項目的投資回報。

對于新項目建設投資回報的評估，必須從財務收益/非財務收益兩個維度進行考察，因此信息系統新項目建設的投資回報(Return on Investment，RoI)方程可以表示為:

(1)

其中:FI為財務收益;NFI為非財務收益;FCs為財務成本;NFCs為非財務成本。

FCs主要根據新項目在建設開發、運行、維護、管理等方面的資金耗費以及人力、能源的消耗來確定。NFCs主要包括：人力資源、運作流程重組、軟硬件整合、數據維護、軟件集成，以及因新型信息系統新項目建設帶來的混亂而造成的業務上的損失，新型信息系統安全風險成本，新型信息系統被充分利用所耗費的時間和人力成本等。財務收益具體有以下要素：

(1)增加的上網費用收入；

(2)降低的網絡費用成本；

(3)基于云計算所降低的成本和能源耗損等。

非財務收益主要包括改善服務質量，增進教職工、學生滿意度，提高效率，提升校園文化、各種數據轉換為有價值的資產等方面。這些指標要結合高校狀況采取多種手段進行量化。例如教職工、學生滿意度則可以從教職工、學生的使用率和流失率進行定量分析，各種數據轉換為有價值的資產采用無形資產評估方式等。

為了突出其中的幾個單要素的影響,分別引入維護費用、提高服務質量與降低成本等專項的評價因子。

2)新項目的技術貢獻率。

在高校信息系統的發展過程中，新技術的引入具有決定性的作用。因此新項目中技術貢獻率是一項重要的指標，表明新技術對新型信息系統的發展速度所做的貢獻。通常單要素技術貢獻率(TechnologicalContributionRate，TCR)可定義為:

TCR=(NTDS/UISDS)×100%

(2)

其中：NTDS為新技術的發展速度；UISDS為高校信息系統的發展速度。

式(2)中貢獻率越大則表明引入的新技術對新型高校信息系統發展的貢獻和作用就越大，反之則小。

2.3 新建設項目的技術質量評價指標

2.3.1 實現新項目建設的技術原則

一般來說，實現新型信息系統新項目建設必須遵循以下技術原則：

(1)支撐平臺的開放化和標準化原則；

(2)系統模塊的開放化和標準化原則；

(3)數據庫的規范化和標準化原則；

(4)安全原則。

新項目建設必須保證原系統數據的安全移交,以及新項目建設后系統運行及網絡和數據的安全。

2.3.2 新項目對系統資源利用率的改善值

資源利用率表示系統中各資源包括網絡、客戶機、數據庫、云平臺等處于被占用狀態的平均時間的比例。資源利用率能反映系統資源在整個運行期間的使用情況，能準確描述系統資源的使用狀況。通過新項目建設能優化系統資源配置，使系統資源利用情況更趨于合理化，明顯提高資源利用率。定義新項目對系統資源利用率的改善值為項目建設前、后的資源利用率的差。系統資源利用率的改善值(System Resource Utilization Improvement Value，SRUIV)為：

(3)

其中：Qij為第i個操作占用資源j的時間；T為系統運行的總時間；N為系統總的操作數；(aiQij/T)new和(aiQij/T)old分別為項目建設前、后的資源利用率。

2.3.3 云技術在系統新項目建設中的應用

云技術測試的目的是盡可能發現云技術在信息系統中可能存在的缺陷，通過缺陷的修復和完善，提高新項目建設后信息系統的數據挖掘功能，逐步把本校的各種數據轉換為一種最有價值的資產[4-5]。

運用云技術對新項目的測試要注意以下幾個方面:

(1)云計算能否提供安全可靠的數據存儲，不會出現數據丟失和病毒入侵現象。

(2)能否給用戶提供方便的云計算的服務，完全支持不同設備和不同操作系統之間的數據與應用共享，實現隨時隨地的接入。

(3)是否有著便利的可擴展性、高可靠性和通用性，能夠集群兼容現有低配置機器和外設以獲得高性能。

(4)云技術建設后系統流程與業務流程是否融合，教職工、學生對新項目建設后的系統操作是否能夠掌握,是否滿足業務的需求。

(5)云技術能否與原系統整合成為一個新的大系統，互為補充，優化融合，發揮整體最大功能，實現整體最大效益。

3 一種基于獨立因子的新項目定量評測方法

對高校新型信息系統的建設需要采用定量評測方法進行評估，以期在同一個評價體系對所有廠家的方案進行相對公正的優選與評價，提供一個系統、直觀、具體的數量分析結果。目前定量分析方法主要有算術平均法、多目標決策法、層次分析法、統計分析法和因子分析法等。

其中常用的因子分析法是一種多變量統計定量分析方法，通過消除指標之間的相關性，把多個變量化為少數幾個綜合變量進行分析。目前消除指標之間的相關性問題通常采用主成分分析法。主成分分析法是通過坐標變換提取主成分，也就是將一組具有相關性的變量變換為一組不相干的變量，將主成分表示為原始觀察變量的線性組合，新變量的維數與原始變量維數相同；而因子分析法是在此基礎上構造因子模型，將原始觀察變量分解為因子的線性組合，從而構造成一個結構簡單的模型，客觀地確定指標權重[11-12]。

但是，采用主成分分析將一組具有相關性的變量變換為一組不相關的變量，其實這些變量并非真正的統計獨立，而僅僅是盡可能不相關。因為獨立一定不相關，而不相關并非獨立[8]。那么由主成分分析法去獲取一組因子，這些因子最多是正交的，而非一定統計獨立[12-13]，因此文中提出一種獨立因子的定量評測方法。

獨立因子分析是通過對原始數據的相關系數矩陣內部結構的研究，將多個相關聯的評價指標轉化為少數幾個關鍵的、相互獨立的綜合評價指標的統計方法。不僅解決評價指標相關性所產生的信息重疊問題，即信息的冗余性，還通過選擇主因子的方法降維，以有效減少計算代價。

獨立因子分析的基本步驟為：

(1)將各指標原始數據標準化，初步建立各指標相關系數矩陣；

(2)根據相關系數矩陣建立基本因子分析表達式；

(3)對分析表達式進行獨立成分分析，獲取獨立因子分析表達式；

(4)計算獨立因子分析表達式中各獨立因子的方差累積貢獻率，對方差累積貢獻率大于80%的獨立因子確定為獨立主因子；

(5)建立由獨立主因子組成的獨立因子評價模型和獨立因子得分綜合評價模型。

其中，獨立成分分析法可以從信息論及統計學兩個方面展開[13-14]。根據獨立因子分析的基本步驟，完成第一步后有基本因子分析表達式：

(4)

其中：F=∑Fk(k=1,2,…,K)為基本因子；A=∑aij(i=1,2,…,P;j=1,2,…,K)為相關系數矩陣；x為原變量；δ為殘余的特殊因子。

因為殘余量ε的值很小，通常不予考慮，然后用FastICA進行獨立成分分析，獨立因子分析表達式為：

(5)

(6)

說明它們對原始變量有充分解釋能力，只需提取前N個獨立因子即可，并定義它們為獨立主因子。因此，通過降維選擇可得N個獨立主因子組成的評價模型：

(7)

進而可構建出獨立因子得分綜合評價模型：

(8)

其中：F為綜合評價值；ρn為權重。

通過采用獨立因子分析法可實現對高校信息系統新項目的定量評測。

4 應 用

目前南京郵電大學校園網已累計投入5 000多萬元建設經費，建成了一個集先進性、綜合性、應用性于一體的高水平校園網絡環境。在科研、教學、管理、校園文化建設中發揮了重要作用，有效提升了學校信息化水平。

隨著我校信息系統建設的快速發展，建立了基于物聯網和云計算的、具有大信息特色的新型信息系統。在應用層依托南京郵電大學物聯網國家大學科技園平臺大力實施智能校園、智慧校園；在資源層強化社會云和學校云的整合，共建共享云計算環境，消滅信息孤島。在信息系統的建設中進行了綜合評測,通過全面權衡其先進性、可行性、費用、經濟效益、系統性能、系統建設等指標，確保了信息系統每一階段的建設和整合都能為學校帶來新的競爭力，能全面提升信息系統的各種功能。按照文中所述的綜合評測方法，通過計算和處理獲得的一種高校新型信息系統建設評價體系及指標權重如表1所示。已建設成功的一個高校信息系統的拓撲圖如圖2所示。

圖2 一個高校信息系統建設和整合后的拓撲圖

5 結束語

高校新型信息系統新項目的建設和整合是基于不同系統上的工程，是一項復雜而長期的工作，既要切實可行，又要充分融合，凝練內涵，形成自己學校的特色。通過對高校新型信息系統建設的有效評價，進一步優化網絡結構和基礎設施建設，提高網絡運行質量，滿足師生對新型校園信息化服務的需要。因此文中對基于云技術組建新一代數字化校園，新建與整合各種云技術資源，建立智能校園、智慧校園提出了要求，并且重點討論了一套由可行性評價、經濟效益評價、技術質量評價所構建的高校新型信息系統綜合評測體系，通過獨立因子分析法對其進行定量分析。最后，通過一個應用案例表明文中所述方法具有科學性和可操作性。

當然，作為新項目的參與者，應從多方考慮，全面權衡分析，根據高校自身狀況，量時量力地分階段完成，確保新項目每一階段的建設都能為本校教學、科研、管理和校園生活的發展帶來新的動力。

表1 一種高校新型信息系統建設評價體系及指標權重

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Research on New Type Information System Construction Project and Comprehensive Evaluation System for Universities

CHENG Yu-han

(Informatization Construction and Management Office,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China)

With the advent of the big data era,information system construction for colleges and universities faces new development opportunities and challenge.A project is presented that based on cloud technology to form a new generation of digital campus,and it can integrate new cloud resources,building intelligence campus and wisdom campus.On the basis of practice,it sums up a set of the new comprehensive evaluation system for university information system constructed by feasibility evaluation,economic evaluation,and technical quality evaluation.The independent factor analysis method is used to analyze quantitively in detail,which provides a systematic,intuitive,and specific analysis result,to ensure that every stage of the construction of information system can bring new competitive power of colleges and universities.Finally,an application case is given.The results show this method is scientific and convenient,which provides a set of feasible evaluation scheme for the university information system.

information system；evaluation system；independent factor analysis;cloud technology

2015-03-20

2015-06-23

時間：2016-05-05

國家自然科學基金資助項目(61271334 )；南京郵電大學教研基金(JG03313JX63，JG02611JX07)

成雨含(1984-)，女，碩士，助理研究員，研究方向為網絡設計與管理、動畫設計。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160505.0814.022.html

G43.0

A

1673-629X(2016)05-0156-06

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.05.034