Автоматизация составления расписания занятий
Выпускная квалификационная работа посвящена разработке автоматизированной системы составления расписания занятий, предназначенной сокращения объёма ручной работы при выполнении этой задачи. Проблема формирования расписания традиционно связана с большим количеством ограничений и конфликтами — как по преподавателям, так и по аудиториям, что делает ручной подход неэффективным.
Основная цель проекта — создать программное решение, способное помогать составителю формировать корректное расписание с учётом различных требований: вместимость помещений, тип дисциплины, предпочтения участников учебного процесса и соблюдение нормативных актов. Для этого был проведён анализ существующих решений (UniTime, Asc Timetables, FET и др.), показавший их недостаточную адаптацию к российским условиям.
В ходе работы были:
Проанализированы методы автоматизации (жадные алгоритмы, генетические алгоритмы, ML-модели);
Сформированы требования к системе;
Разработана архитектура клиент-серверного веб-приложения на основе Django и PostgreSQL;
Реализованы алгоритмы распределения занятий и проверка конфликтов;
Разработаны пользовательские интерфейсы для администраторов, преподавателей и студентов;
Проведено тестирование системы и сформулированы рекомендации по внедрению.
Разработка в теории должна существенно упростить процесс составления расписания занятий за счёт автоматизации рутинных операций. Система ориентирована на типовую учебную нагрузку и спроектирована с учётом реальных условий функционирования образовательного процесса.
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ ................................ ................................ .. 10
ПЕРЕЧЕНЬ ТАБЛИЦ ................................ ................................ .............. 10
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ ................................ 10
ВВЕДЕНИЕ ................................ ................................ ................................ 12
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ................................ ... 14
1.1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ ................................ .................... 14
1.2. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙ ................................ .................... 15
1.2.1. УНИВЕРСИТЕТСКИЕ СИСТЕМЫ (UNITIME, SYLLABUS+) .................... 15
1.2.2. КОММЕРЧЕСКИЕ ПЛАТФОРМЫ (ASC TIMETABLES, FET) .................... 15
1.2.3 OPEN-SOURCE РЕШЕНИЯ (AURORA, TABLIX) ................................ ...... 15
1.3. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМ И ПРОТИВОРЕЧИЙ .............................. 16
1.3.1. ПОИСК КОМПРОМИССОВ МЕЖДУ НЕОБХОДИМОСТЬЮ УЧЕТА УЧЕБНОЙ НАГРУЗКИ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И УДОВЛЕТВОРЕННОСТЬЮ СОСТАВЛЕННЫМ РАСПИСАНИЕМ ................................ ................................ ............................ 16
1.3.2. МЕЖДУ КОЛИЧЕСТВОМ УЧАСТНИКОВ ПРОЦЕССА И НЕОБХОДИМОСТЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ ................................ ................................ ........................... 16
1.4. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К АВТОМАТИЗАЦИИ СОСТАВЛЕНИЯ РАСПИСАНИЯ ................................ ................................ .............................. 17
1.4.1. АЛГОРИТМЫ И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ РАСПИСАНИЯ ...................... 17
1.4.2. КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОСТИ РАСПИСАНИЯ ................................ ...... 17
1.4.3. ОГРАНИЧЕНИЯ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ РАСПИСАНИЯ ............................. 18
1.5. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ................................ .... 18
ГЛАВА 2. ТРЕБОВАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ .... 19
2.1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ СОСТАВЛЕНИЯ РАСПИСАНИЯ ................................ ................................ ...... 19
2.1.1. УНИВЕРСИТЕТСКИЕ СИСТЕМЫ ................................ ......................... 19
2.1.2. КОММЕРЧЕСКИЕ ПЛАТФОРМЫ ................................ .......................... 19
2.1.3. OPEN-SOURCE РЕШЕНИЯ ................................ ................................ .. 20
2.1.4. ИТОГИ АНАЛИЗА ................................ ................................ ............... 20
2.2. ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ...... ...... 20
2.2.1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ................................ .................... 20
2.2.2. НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ................................ ................ 22
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ................................ .................... 24
3.1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ....................... 24
3.1.1 АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ................................ ................................ ... 24
3.1.2. МОДЕЛЬ ДАННЫХ................................ ................................ .............. 27
3.1.3. ВАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ................................ ........... 31
3.2. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЙ РАЗРАБОТКИ ................................ ....................... 32
3.2.1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ............................ 32
3.2.2. ВЫБОР СУБД ................................ ................................ ................... 35
3.3. РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ .............................. 38
3.3.1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА СОСТАВЛЕНИЯ РАСПИСАНИЯ ..................... 38
3.3.2. РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ СИСТЕМЫ ................................ ..................... 44
ГЛАВА 4. ТЕСТИРОВАНИЕ И ВАЛИДАЦИЯ ................................ ... 47
4.1. МЕТОДИКА ТЕСТИРОВАНИЯ ................................ ................................ 47
4.2. ТЕСТЫ ................................ ................................ ................................ . 48
4.3. ВЫРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ВНЕДРЕНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ...... 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................ ................................ ......................... 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................ 52
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................ ................................ ........................ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Кузнецов, И. Н. Документационное обеспечение управления. Документооборот и делопроизводство : учебник и практикум для среднего профессионального образования / И. Н. Кузнецов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2019. — 462 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-04604-5. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL:
2. Гладий, Е. В. Документационное обеспечение управления : учебное пособие / Е. В. Гладий. — Москва : РИОР, 2020. — 249 с. — ISBN 978-5-369-01042-6.
3. Доронина, Л. А., Иритикова, В. С. Документационное обеспечение управления : учебник и практикум для СПО / Л. А. Доронина, В. С. Иритикова. — Москва : Юрайт, 2019. — 233 с. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL:
4. Бадакшанов, А. Р., Ивакина, С. Н. Информационное обеспечение фармацевтической деятельности : учебное пособие / А. Р. Бадакшанов, С. Н. Ивакина. — Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2023. — 312 с. — Текст : электронный // Виртуальная библиотека [сайт]. — URL:
5. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации. Цифровая трансформация образования [Электронный ресурс]. — Режим доступа:
всего 19 источников
