ДАНИЛА ШАРИКОВ, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), магистр

 ПАВЕЛ ПОВАЛЯЕВ, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), магистр

Разработка системы
электронного документооборота деканата

В данной статье представляется система автоматизированного электронного документооборота деканата, основанная на простом интерфейсе и обладающая большим функционалом

Персональные компьютеры стремительно ворвались в нашу жизнь и буквально перевернули наше представление о месте и роли вычислительной техники в жизни общества. Появилось множество программ, предназначенных для работы неподготовленных пользователей. Программное обеспечение за последние годы претерпело множество изменений: от программ, способных выполнять только простейшие логические и арифметические операции, до сложных систем управления. На сегодняшний день проблема компьютеризации и автоматизации документооборота актуальна для многих предприятий и учреждений. С этой целью была создана система автоматизации электронного документооборота деканата.

Система позволяет значительно сократить время, затрачиваемое сотрудниками на разборку данного комплекса. Система легко и удобно настраивается под текущие нужды, в нее можно быстро вносить изменения и добавлять новый функционал. Серверная часть представляет собой консольное приложение, написанное на языке Python. Клиентская часть и интерфейс приложения также реализованы на Python с использованием графического фреймворка PyQt4. Вся информация хранится в файлах формата Excel, для возможности внесения изменений пользователями, не имеющих опыт работы с СУБД.

В данной статье будут решены следующие задачи:

• ознакомиться с документооборотом учебного процесса института;
• создать структуру базы данных;
• написать программный код;
• разработать интерфейс приложения.

Целью создания ИС электронной документации деканата Института информационных систем и технологий является автоматизация процессов ведения и обработки основных документов учебного процесса. Это позволит увеличить скорость заполнения документов, упростить их обработку, оперативно получать необходимую информацию в полном объеме и в конечном итоге увеличить производительность труда персонала, занятого работой с этими документами.

В рамках информационной системы решается ряд задач. В данной дипломной работе решены такие задачи, как:

• Автоматизация ведения журнала учета успеваемости студентов.
• Автоматизация генерирования справок студентам.
• Автоматизация генерирования различных приказов и других различных документов и отчетов.
• Автоматизация ввода данных в систему электронного обучения.

Электронный обмен данными – это реальность, с которой сегодня сталкивается практически каждый. Использование системы электронного документооборота позволяет организовать передачу данных о ходе исполнения документов в электронном виде, что качественно меняет организацию контроля исполнения документов. Введение электронного документооборота позволяет снизить количество служб, занятых работой с документами. На рис. 1 показано, насколько сокращается время отдельных этапов работы с документами при замене бумажного процесса на электронный.

Рисунок 1. Преимущества электронного документооборота

В деканате собирается вся информация о студентах – к примеру, все приказы или распоряжения, относящиеся к студентам, и разрешенная личная информация, которая накапливается в течение прохождения обучения (текущая аттестация, оценки за зачетно- экзаменационную сессию и другая информация), быстрый доступ к этой информации позволяет оперативно анализировать успеваемость обучающихся и своевременно реагировать на недобросовестных студентов, а также хранение всех нормативных документов по студентам упрощает поиск нужной информации для подготовки различных справок об обучении и другой документации, в которой необходимо указывать данную информацию.

Функция электронного деканата состоит в хранении и обработке информации о ходе учебного процесса и его участниках, а также автоматизации взаимодействия между тремя участниками учебного процесса по электронной форме обучения: администрация – преподаватель – студент. Электронный деканат должен обеспечивать организацию процесса обучения, а именно:

• Хранение и обработку информации об участниках учебного процесса.
• Управление предоставлением и прекращением доступа участников учебного процесса в соответствии с текущей потребностью.
• Управление учебным планам.
• Управление организацией и ходом учебного процесса и сохранением его истории (академические группы и подгруппы, потоки, текущие учебные планы).
• Управление текущими и итоговыми оценкам, контрольными точками.

Задачи электронного деканата:

• Учет контингента.
• Списки групп.
• Платники и бюджетники.
• Успеваемость.
• Быстрый доступ к учебным планам.
• Ведение документации и отчетности.
• Подготовка отчетных документов по сессиям и пересдачам.
• Приказы о зачислении.
• Приказы об академической, государственной стипендии, социальной стипендии.
• Приказы о материальной помощи.
• Приказы о формировании учебных групп.
• Приказы о начале учебного года.
• Приказы о сессии.
• Зачетно-экзаменационные ведомости.
• Приказы о завершении учебного года.
• Приказы о переводе.
• Приказы об отчислении.
• Приказы о выпуске.
• Приказы об академическом отпуске.
• Генерация справок об обучении, справок-вызовов, академических справок.
• Хранение и выдача информации по текущему состоянию и истории учебного процесса.

Начальным этапом разработки системы «Электронный деканат» является, во-первых, определение целей и задач, выполняемых системой, во-вторых, разработка плана действий по их достижению. Имея точно сформулированные цели и задачи, можно приступать к проектированию структуры базы данных и всей системы в целом.

Рассмотрим этапы создания программы на ступени разработки алгоритмов.

База данных представляет собой книгу формата Excel, в которой для каждого студента заводится запись, содержащая разрешенную личную информацию, накапливающаяся в процессе прохождения обучения (учебный план, оценки за сессию, результаты аттестаций, приказы и даты приказов об отчислении, восстановлении, академическом отпуске, переводе) (см. рис. 2).

Рисунок 2. Общая схема работы приложения

Уделим особое внимание основным алгоритмам, разработанным для реализации описанной системы.

Формирование отчета об успеваемости студентов

Формирование отчета об успеваемости студентов состоит из двух этапов: обработка информации, предварительное формирование отчета об успеваемости (анализ электронных ведомостей и оценок) и файлов в формате Excel на основе полученных данных.

На первом этапе происходит анализ всех электронных ведомостей за запрашиваемый период, проверяется каждая оценка у всех студентов. Если оценка не является удовлетворительной, то информация о студенте и предмете заносится в переменную формата json, она представляет собой «дерево» со следующей структурой:

• «Кафедра»
• «Группа»
• «Студент»
• Название предмета
• Преподаватель
• Тип предмета (зачет, экзамен, курсовая работа/проект, диф. зачет)

Запись о студенте удаляется, если он получил оценку удовлетворительно и выше.

На втором этапе обрабатывается полученный результат, каждый студент из списка проверяется, был ли он отчислен, на какой основе обучается студент (платной или бюджетной), создаются файлы формата excel для каждой кафедры. В каждый из файлов записывается информация о группах и студентах, имеющих академические задолженности. Студенты, находящиеся в академическом отпуске, и отчисленные студенты в отчет не попадают.

Для написания программ электронного документооборота используются объектно-ориентированные языки программирования с использованием программной платформы Microsoft .NET Framework, такие как C++, Python и Java. В таблице 1 приведено сравнение возможностей этих языков.

Таблица 1. Сравнение возможностей языков программирования

Все выбранные языки программирования являются объектно-ориентированными.

Поддержка динамической и неявной типизации необходима, так как при динамической типизации переменные и параметры методов/функций связываются с типами в момент присваивания значения, а не в момент объявления пере­мен­ной или параметра. Одна и та же переменная в разные мо­менты может хранить значения разных типов. При неявной ти­пизации типы переменных и параметров не указываются явно. Неявная типизация может быть и статической, в таком слу­чае типы переменных и параметров вычисляются компилятором.

Следующая возможность, как сборка мусора, является нужной для использования, можно будет автоматически освобождать память в куче, занятой неиспользуемыми объектами.

Поддержка try/catch является необходимой потому, что при возникновении ошибок они будут перехвачены в блоке catch.

Наличие блока finally также важно, так как он выполняется после выхода из блока try/catch, и, как было указано ранее, если подключение не произошло и соединение с ним осталось открытым, то в блоке finally обрабатывается закрытие соединения с базой данных. Его преимуществом является то, что он выполняется всякий раз, когда происходит выход из блока try/catch.

Конструкция foreach предоставляет простой способ перебора массивов. Foreach работает только с массивами и объектами и будет генерировать ошибку при попытке использования с переменными других типов или неинициализированными переменными. В программе этот цикл используется для перебора элементов списка.

Возможность именованных параметров была выбрана для того, чтобы можно было менять местами параметры при передаче их методу, указывая имя того параметра, которому присваивается значение.

Значение параметров по умолчанию было выбрано для того, чтобы задавать по умолчанию некоторые параметры методов и опускать их при вызове этих методов.

Статическая типизация и перегрузка функций были не так важны при выборе языка программирования.

Исходя из анализируемых данных из таблицы сделаем предварительный вывод, что для решения поставленной задачи целесообразно использовать язык программирования Python.

Java и C++ можно рассматривать как два языка – потомка C, разработанных из различных соображений и пошедших вследствие этого по разным путям. В связи с этим представляет интерес сравнение данных языков.

Синтаксис

C++ сохраняет совместимость с C, насколько это возможно. Java сохраняет внешнее подобие C и C++, но в действительности сильно отличается от них – из языка удалено большое число синтаксических средств, объявленных необязательными. В результате программы на Java бывают более громоздки по сравнению с их аналогами на С++. С другой стороны, Java проще, что облегчает как изучение языка, так и создание трансляторов для него.

Исполнение программы

Java-код компилируется в промежуточный код, который в дальнейшем интерпретируется или компилируется, тогда как C++ изначально ориентирован на компиляцию в машинный код заданной платформы. Это уже определяет разницу в сферах применения языков: Java вряд ли может быть использован при написании таких специфических программ, как драйверы устройств или низкоуровневые системные утилиты. Механизм исполнения Java делает программы, даже откомпилированные, полностью переносимыми. Стандартное окружение и среда исполнения позволяют выполнять программы на Java на любой аппаратной платформе и в любой ОС без каких-либо изменений, усилия по портированию программ минимальны. Ценой переносимости становится потеря эффективности – работа среды исполнения приводит к дополнительным накладным расходам.

Указатели

C++ сохраняет возможность работы с низкоуровневыми ука­за­телями. В Java указателей нет. Использование указателей часто является причиной труднообнаруживаемых ошибок, но необходимо для низкоуровневого программирования. В принципе C++ обладает набором средств (конструкторы и деструкторы, стандартные шаблоны, ссылки), позволяющих почти полностью исключить выделение и освобождение па­мяти вручную и опасные операции с указателями. Однако такое исключение требует определенной культуры програм­ми­рования, в то время как в языке Java оно реализуется автоматически.

А теперь сравним языки Java и Python:

• Управление памятью – полностью автоматическое: не нужно волноваться относительно распределения или освобождения памяти и никакой опасности относительно «опасной ссылки» нет. Типы связаны с объектами, а не с переменными. Это означает, что переменной может быть назначено значение любого типа и что, например, массив может содержать объекты различных типов.
• Операции обычно выполняются в более высоком уровне абстракции. Это частично результат того, как написан язык, и частично результат расширенной стандартной библиотеки кодов, которая поставляется вместе с Python.

Эти особенности Python делают развертку приложений чрезвычайно быстрой. Это не необычно для написания программы на языке Python, что время загрузки этого приложения в пять раз меньше. Это зависит от приложения. Конечно, для численного алгоритма, выполняющего обычную арифметику целого числа в цикле ‘for’, неважно, на каком языке вы будете писать код. Но для «среднего» приложения увеличение производительности может быть просто удивительно.

Один недостаток Python состоит в том, что это не полностью компилируемый язык; вместо этого он частично трансли­рует к внутренней форме кода байта, и этот код байта выполнен интерпретатором Python. Однако в перспективе современные компьютеры имеют так много неиспользуемого вычислительного потенциала, что для 90% приложений быстродействие связано с выбором языка. Java – компилируемый кодом байта язык (подобно Python), но в настоящее время работает медленнее, чем Python, в большинстве примеров.

На основании проведенного анализа для написания программы нами выбран объектно-ориентированный язык программирования Python.

Преимуществами выбранного языка являются:

• подлинная объектная ориентированность;
• компонентно-ориентированное программирование;
• безопасный (по сравнению с языками C++ и Java) код;
• наличие большого числа подключаемых к программе модулей;
• встроенные структуры данных, словари, кортежи;
• простой и удобный синтаксис;
• большое количество библиотек;
• переносимость кода между платформами: автоматическая генерация документации на модули и возможность написания самодокументированных программ.

Рассмотрим небольшие моменты разработки программы на языке Python.

  def gen_spisok_dolgnikov(self, js, predmet, group, gen_date, type_pred, prepod, group_):

    gen_date = int((datetime(int(gen_date[2]), int(gen_date[1]), int(gen_date[0]), 0, 0) - datetime(1970, 1, 1)).total_seconds())

      for y in xrange(0, len(js)):

        dolg_flag = False

        fio = js[y][u'ФИО']

        if self.spisochnyi.check_student (fio_student = fio, group = group_):

          self.tryez['1'] = js[y][u'Оценки']['1'][u'Оценка']

          self.tryez['2'] = js[y][u'Оценки']['2'][u'Оценка']

          self.tryez['3'] = js[y][u'Оценки']['3'] [u'Оценка']

          for z in xrange(1, 4):

            grade = js[y][u'Оценки'][str(z)][u'Оценка']

            if grade in self.dolg and not grade == 'empty' or grade == 'empty' and z == 1 and not js[y][u'Оценки'][str(z)] [u'Дата'] == 'empty':

              try:

                dolg_date = js[y][u'Оценки'][str(z)] v[u'Дата'].split('.')

                dolg_date = int((datetime(int(dolg_date[2]), int(dolg_date[1]), int(dolg_date[0]), 0, 0) - datetime(1970, 1, 1)).total_seconds())

              except:

                print predmet

                print group

                print str(js[y][u'Оценки'][str(z)][u'Дата'])

              if dolg_date <= gen_date:

                if not self.kaf[group] in self.js_dolgs[u'Должники']:

                  self.js_dolgs[u'Должники'] [self.kaf[group]] = copy.deepcopy(json.loads(u'{}'))

                if not group in self.js_dolgs[u'Должники'] [self.kaf[group]]:

                  self.js_dolgs[u'Должники'] [self.kaf[group]][group] = copy.deepcopy(json.loads(u'{}'))

                if not fio in self.js_dolgs[u'Должники'] [self.kaf[group]][group]:

                  self.js_dolgs[u'Должники'] [self.kaf[group]][group][fio] = copy.deepcopy(json.loads(u'[]'))

                if dolg_flag == True:

                  del self.js_dolgs[u'Должники']

		[self.kaf [group]][group][fio][index]

                self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]] [group][fio].append(copy.deepcopy(self.dolgs_part))

                index = len(self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio]) - 1

                self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio][index][u'Преподаватель'] = prepod

                self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio][index][u'Предмет'] = predmet

                self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio] [index][u'Тип'] = type_pred

                self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio][index][u'Попытки'] = copy.deepcopy(self.tryez)

                if self.tryez['1'] == '2' and self.tryez['2'] == '2' and self.tryez['3'] == '2':

                  if fio not in self.js_dolgs[u'three_two']:

                    self.js_dolgs[u'three_two'].append (fio)

                    self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio][index][u'group_id'] = js[y]['group_id']

                  if grade == u'н/я':

                    self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio][index][u'Не явился'] = True

                  dolg_flag = True

                else:

                  dolg_flag = False

              else:

                if dolg_flag == True and not grade == 'empty':

                  try:

                    try_date = js[y][u'Оценки'][str(z)][u'Дата'].split('.')

                  except:

                    print u'Ошибка в дате!'

                    print group

                    print predmet

                    print js[y][u'ФИО'], js[y][u'Оценки'][str(z)][u'Дата']

                  try:

                    try_date = int((datetime(int(try_date[2]), int(try_date[1]), int(try_date[0]), 0, 0) - datetime(1970, 1, 1)). total_seconds())

                  except:

                    print u'Ошибка в дате!'

                    print group

                    print predmet

                    print js[y][u'ФИО'], js[y][u'Оценки'][str(z)][u'Дата']

                    #raw_input()

                  if try_date <= gen_date:

                    del self.js_dolgs [u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio][index]

                    if len(self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio]) == 0:

                    del self.js_dolgs[u'Должники'][self.kaf[group]][group][fio]

Здесь представлен программный код, реализующий алгоритм создания отчета по успеваемости студентов, на вход функция принимает массив js, содержащий в себе информацию об оценках и датах, полученных из электронной ведомости. Также в данную функцию передаются имя преподавателя, тип предмета type_pred (зачет, экзамен, курсовая), название предмета predmet, название группы group, ее идентификатор в базе данных group_ и дата, на которую нужно сгенерировать отчет gen_date.

Код, представленный ниже, реализует ввод оценок из электронных ведомостей в систему электронного обучения. Функция принимает название группы group, массив с оценками js, имя преподавателя prepod и идентификатор группы в базе данных group_id.

  def grade_submit(self, js, group, prepod, period, predmet, file_path, group_id):

    type_p = {u'зачет' : u' з', u'экзамен' : u' э', u'дифф. зачет' : u' дз', u'курсовой проект' : u' кп', u'курсовая работа' : u' кр'}

    grade = {u'зач' : u'Зачтено', u'н/д' : u'Не аттестован', u'н/я' : u'Не явился', u'н/а' : u'Не аттестован', u'незач' :u'Не аттестован', 

u'2' : u'Неудовлетворительно', u'3' : u'Удовлетворительно', u'4' : u'Хорошо', u'5' : u'Отлично'}

    months = {u'01' : u'Январь', u'02' : u'Февраль', u'03' : u'Март', u'04' : u'Апрель', u'05' : u'Май', u'06' : u'Июнь', u'07' : u'Июль', 

u'08' : u'Август', u'09' : u'Сентябрь', u'10' : u'Октябрь', u'11' : u'Ноябрь', u'12' : u'Декабрь'}

    day = {'01' : '1', '02' : '2', '03' : '3', '04' : '4', '05' : '5', '06': '6', '07' : '7', '08' : '8', '09' : '9'}

Так как формат даты и оценок в системе электронного обучения отличается от формата в электронных ведомостях, были объявлены переменные type_p (тип предмета), grade (оценка), months (месяц), day (день), которые представляют собой ассоциативный массив (словарь), с помощью которого данные преобразуются в нужный формат для сайта.

    driver = webdriver.Firefox()

    print u'\nГруппа:', group

    print u'Предмет:', predmet

    print u'Преподаватель:', prepod

    try:

      driver.get('http://lms.mai.ru')

      driver.find_element_by_name('username') .send_keys('login')

      driver.find_element_by_name('password') .send_keys('password')

      driver.find_element_by_name('password').submit()

      driver.get('http://lms.mai.ru/blocks/iis/ index.php?m=conduit&a=grades')

      Select(driver.find_element_by_id('menufgroup_id')) .select_by_value(self.groups[group])

      Select(driver.find_element_by_id('menufperiod_id')). select_by_visible_text(period)

      predmets = {}

      submitted = []

      soup = BeautifulSoup(driver.page_source)

Здесь происходит:

• запуск веб-браузера Firefox ‘webdriver.Firefox()’,
• также переход на веб-страницу системы электрон­ного обучение, с использованием идентификаторов по­лей для ввода логина и пароля выполняется авторизация,
• переход на страницу с вводом оценок и загрузки исход­но­го кода в переменную soup для последующий обра­бот­ки и поиска нужных элементов управления и предметов.

      selects = soup.findAll('select')

      for option in selects[5].findAll('option'):

        p = option.text[option.text.find(' ') + 3 : option.text.find('(') - 1]

        if u'\u2014' in p:

          p = p[p.find(' ') + 3:]

          predmets.setdefault(p + type_p[option.text[:option.text.find(u'\u2014') - 1]], option.get('value'))

          type_predmet = type_p[option.text[:option.text.find(u'\u2014') - 1]]

        else:

          predmets.setdefault(p + type_p[option.text[:option.text.find(' ')]], option.get('value'))

          type_predmet = type_p[option.text[:option.text.find(u'\u2014') - 1]]

      Select(driver.find_element_by_id('id_subject_id')) .select_by_value(predmets[predmet])

      driver.find_element_by_id('id_load').submit()

      type_predmet = predmet[len(predmet) - 3:]

      soup = BeautifulSoup(driver.page_source)

      tables = soup.findAll('table')[0].findAll('tr')

      fio_list = []

В этом участке программного кода выполняются переход к нужному предмету и загрузка страницы со списком студентов и полями для ввода оценок.

1. http://oplib.ru/izobretatelstvo/view/171859_baza_dannyh.

Ключевые слова: электронный документооборот, программное обеспечение, компьютеризация документооборота, автоматизация документооборота, Excel, сервер, клиент, json, С++, Java, Python, клиент-приложение.

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи