過程管理在畢業設計質量監控系統中的應用研究

覃忠臺， 張明軍

(廣州大學華軟軟件學院 網絡技術系， 廣東 廣州 510990)

0 引言

本科畢業設計是高校在人才培養過程中的重要實踐教學環節[1]，其目的是培養學生綜合運用所學知識、基本理論和技能進行綜合實訓來提高分析和解決問題的能力、應用實踐能力等。然而畢業設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量監控尤為重要。各級教育行政部門和高校十分重視本科畢業設計工作，制定了相關的文件和規范[2]，但依然存在一些客觀因素影響著畢業設計的質量。這些因素主要有：第一，畢業設計的時間跨度長，師生都較容易產生松懈，往往存在一些臨時抱佛腳甚至無法按時完成的現象；第二，畢業設計課題的業務較繁雜，工程量較大，開展流程不當會大大增加指導老師和學生的工作量；第三，畢業設計工作的管理往往只看結果不重視過程，往往導致出現問題時而無時間更正。針對這些問題，很多學者根據不同專業特點對此進行了研究[3-5]，并基于信息技術研發了畢業設計管理系統，如基于工作流的畢業設計管理系統[6-9]，依照畢業設計過程的業務流程進行柔性管理，提高工作效率。

本文針對上述問題，立足于畢業設計質量監控和管理，依照畢業設計工作的特點及流程，基于過程管理技術設計了一個畢業設計監管系統，提出了基于時間監控和進度監控的質量監控模型和算法，能有效提高質量監控管理的效率。

1 過程管理技術

過程管理(process management)理論和方法[10-11]目前在企業中開展了實施和應用，取得了很好的成效。是指為了達到某種目的，對企業或組織所涉及的過程，如生產過程、設計過程、商業過程、辦公過程、后勤和分發過程等，進行設計、改進、監控、評估、控制和維護等各方面的工作[12]。過程管理包括過程策劃、過程實施、過程監測和過程改進等四個階段，將過程管理技術應用到畢業設計過程管理中，是提高畢業設計效率和質量的重要保障和手段。畢業設計過程管理模型如圖1所示。

圖1 畢業設計過程管理模型圖

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

(2) 過程實施要求畢業設計工作必須嚴格按照預先制定的流程操作，將每一項指導工作落到實處。

(3) 過程監測要求對畢業設計各個流程進行質量監控管理，提高工作的實效性。

(4) 過程改進要求畢業設計強化過程意識，做好及時跟蹤和反饋，根據過程監測的異常問題進行實時處理，推動各個過程有序地進行。

2 過程管理在畢業設計質量監控系統中的應用

2.1 過程管理流程

畢業設計的主線工作是課題錄入、學生選題、選題審核、上傳任務書、上傳論文、指導評分、答辯推薦、評閱評分、答辯評分、答辯匯總。這些工作需要系統管理員、教務員、教師、學生等角色共同參與完成。將畢業設計工作分為畢業設計啟動階段、選題階段、指導設計階段和答辯階段，每個階段細分若干過程，每個過程對應的角色操作如圖2所示。

圖2 畢業設計流程圖

系統流程圖從橫向和縱向兩個維度清晰地描述了畢業設計的階段發展順序以及每個階段的過程環節，過程的角色身份標注明確了各個過程的用戶操作權限，從流程圖可看出，畢業設計過程操作的主要角色是教師和學生，系統對教師、學生參與的過程進行全程監控是落實過程實施的重要保障。

2.2 質量監控架構設計

畢業設計質量監控系統面向高校服務，用戶多、業務繁雜、數據信息量大，采用多層體系架構設計的質量監控架構，分為持久層、數據層、業務層。如圖3所示。

圖3 質量監控架構圖

持久層為系統提供Redis緩存數據庫、系統文件儲存信息數據庫；數據層提供數據緩存和讀寫數據庫的訪問服務；業務層提供給系統用戶使用的過程監控業務功能模塊。畢業設計各個過程的監控流程，如圖4所示。

圖4 質量監控流程圖

2.3 質量監控模型設計

畢業設計各個過程的有效實施通過質量監控來捕獲過程的異常情況，及時處理和改進，以獲得畢業設計質量的整體提高。過程管理的質量監控用過程的業務流程形式化表示，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，有向圖中的結點表示過程的執行流程，有向邊表示各流程之間的約束條件及數據流向，突出過程的數據流動性。

(1) 時間監控模型

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

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為過程結束條件,U為參與到此過程的所有用戶集合。用A表示系統維護的所有活動過程a構成的集合。

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為結束時間;s為當前活動流程的狀態:未開始、已開始、進行中、預警、已結束，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,A為定義3中系統維護的所有活動過程構成的集合。

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中系統維護的所有活動過程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構p,其中Ap=na，bp=開始時間；ep=結束時間；Vd←緩沖時間基數；Vt←系統當前時間；

③ 當Vt

④ 當As=Vt=bp，?Up=rp)，sp←1，Up←告警消息；

⑤ 當Vt∈[bp,ep)，sp←2；

⑥ 當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“date("Y-m-d " ,(strtotime(es)-3 600*24*Vd))”獲得緩沖日期時間。

⑦ 當Vt>=ep，sp←4，Ap←Anext。

(2)進度監控模型

定義5：過程進度監控的參數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；t表示系統當前時間；w表示該過程用戶的任務總數；c表示用戶已經完成的任務數；h表示用戶未完成的任務數。用V表示所有過程進度監控的參數構成的集合。

定義6：接受活動過程進度監控的用戶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控的所有用戶構成的集合。

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表示系統維護的所有監控過程。

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

用戶在參與某個過程活動的進度監控算法描述。

① 管理員從定義7中系統維護的所有監控過程A中選擇啟動受監控的活動過程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構s。其中Ps=na；Vt←任務總數；Vc←已完成任務數；es=結束時間；Vd←緩沖時間基數；Vt←系統當前時間；

③ 當Vh=Vt-Vc=0，ss←1；

④ 當Vh=Vt-Vc≠0，且當Vb≠Vt，ss←0；

⑤ 當Vh=Vt-Vc≠0，且當Vb=Vt，ss←2，Us←告警消息。

從時間監控和進度監控執行的算法過程可看出，設計的質量監控模型具有一定的自動化監控功能，在實現時將質量監控模型封裝成組件提供活動過程監控服務。質量監控模型如圖5所示。

圖5 質量監控模型圖

2.4 指導流程模板設計

畢業設計流程的指導設計階段是過程管理的關鍵階段，該階段指導的細節和質量將對答辯階段產生影響。指導流程模板是針對指導設計階段定制的，以適應不同專業學科或不同選題的畢業設計流程。比如理論研究性的課題只需要提交畢業論文，設計性的課題需要設計開發作品。根據課題性質建立不同的指導流程模板，其指導步驟也不盡相同。設計的指導流程模板數據項，如表1所示。

表1 指導流程模板數據項

教師根據定制的指導流程通過質量監控模型對學生畢業設計活動進行全程監控，而監管者依據指導流程對教師進行監控。從上到下形成監控者→教師→學生層層監控環節。

3 系統應用

通過對過程管理技術在畢業設計質量監控系統中的應用研究，設計開發了基于過程管理的畢業設計質量監控系統。目前系統已經部署投入使用，系統能夠適應不同專業學科的畢業設計管理需求。在制定畢業設計流程的基礎上，通過質量監控將畢業設計過程的實施、監測、改進等階段落到實處，而且有較高的自動化管制能力。答辯推薦過程監控界面如圖6所示。

圖6 答辯推薦監控界面

在對答辯推薦過程設置起始時間后，即進入自動監控過程，過程的各個狀態在客戶端實時顯示，并通過AJAX調用短信模板進行實時提醒。在答辯推薦進度監控界面，系統根據用戶的總任務數和已推薦(完成)的任務數作對比運算，結果為0，則完成狀態為“完成”;結果不為0時，再判斷該過程是否處于結束時間臨界點，如果沒達到臨界點，狀態顯示“任務完成中”;如果處于臨界點，則狀態顯示為“未完成”，同時操作員可進行消息提醒。

系統經過兩年的運行維護，各功能已經非常完善，性能穩定，深受為廣大師生好評，目前已推廣到全院各系應用。近三年系統應用情況的對比如表2所示。

表2 近三年系統應用情況對比表

其中質量監控指標表示是否應用系統進行質量監控；學生選題滿意度指標是學生所選的課題是否與學生的學術積累和學生素養相符；學生對指導過程滿意度指標反映指導質量情況；一次答辯通過率指標是第一次答辯通過率；系統使用滿意度指標是反映師生對系統的方便易用性、穩定性和提高工作效率等方面的滿意度情況。

由表2可看出，在畢業設計活動過程中，通過系統的全程質量監控，各項指標數據大幅提升。學生選題滿意度的數據從側面體現出畢業設計選題質量的提升，通過畢業選題審核環節，保證了選題符合學生專業領域，具有研究價值和實用性。學生對指導過程滿意度的數據體現出系統在畢業設計過程環節管理中加強了教師的指導積極性，學生在畢業設計的每個過程環節獲得良好的指導服務，解決了溝通難和監管難的問題。一次答辯通過率的數據體現了教師的指導力度、指導質量和學生能力的提升。系統使用滿意度的數據體現出系統的實用性、便利性、實時性和及時性。

4 總結

通過對過程管理技術分析，在畢業設計中引入過程管理技術，設計了畢業設計過程管理模型。深入研究了過程管理技術在畢業設計質量監控系統中的應用。其中畢業設計過程管理流程是過程管理策劃的體現；指導流程模板是過程管理實施的主體；質量監控架構、質量監控流程和質量監控模型是對過程管理實施進行監測和改進的手段和保障。通過實踐應用以及對各項指標數據的分析，結果表明，系統有效地解決了本科畢業設計溝通難、監管難和指導質量低等問題。充分調動了監管者、教師、學生三者的協作關系，加強了教師在畢業設計過程中的指導力度和積極性，提高了畢業設計工作效率和質量。