Составление расписания занятий университета на основе конструктивного моделирования

Abstract

RU: Актуальность. Составление расписания учебных занятий является одной из важнейших задач управления учебным процессом. Рост требований к качеству обучения, сокращение материальной базы и увеличение количества специальностей приводят к необходимости оптимизации процесса использования кадрового потенциала, аудиторного фонда и экономии энергетических ресурсов. Поскольку все факторы, влияющие на расписание, практически невозможно учесть, а интересы участников учебного процесса многообразны, задача составления расписания является многокритериальной с нечетким множеством факторов. В связи с этим проблема автоматизации составления расписаний учебных занятий в образовательных системах по-прежнему остается одной из актуальных проблем организации учебного процесса. Цель. Повышение качества расписания занятий университета и уменьшение времени его составления. Качество расписания определяется тем насколько соблюдаются необходимые и желательные требования к нему. Необходимо предусмотреть возможность расширения желательных требований без изменения оптимизирующего механизма. Метод. Для описания процессов составления расписания занятий применена методология конструктивно-продукционного моделирования. С точки зрения конструктивизма: на основе ряда конструкций с заданной структурой и содержанием необходимо завершить конструирование расписания с заданной структурой и частично содержанием. Разработка конструктора предусматривает определение расширяемого носителя, сигнатуры отношений и операций, а также информационного обеспечения. Наиболее сложной и существенной частью является создание множества правил подстановки, определяющих процесс вывода соответствующих конструкций. Результаты. Разработан конструктор составления расписания занятий и программное обеспечение, реализующее предложенный метод. Выводы. Проведенные эксперименты подтвердили эффективность предложенного подхода и программного обеспечения, реализующие предложенный метод. Это позволяет рекомендовать его для использования на практике при решении задач составления расписания занятий.

UK: Актуальність. Складання розкладу навчальних занять є одним із найважливіших завдань управління навчальним процесом. Зростання вимог до якості навчання, скорочення матеріальної бази і збільшення кількості спеціальностей призводять до необхідності оптимізації процесу використання кадрового потенціалу, аудиторного фонду та економії енергетичних ресурсів. Оскільки всі фактори, що впливають на розклад, практично неможливо врахувати, а інтереси учасників навчального процесу різноманітні, завдання складання розкладу є багатокритеріальною з нечіткою множиною факторів. У зв’язку з цим проблема автоматизації складання розкладів навчальних занять в освітніх системах навчання як і раніше залишається однією з актуальних проблем організації навчального процесу. Мета. Підвищення якості розкладу занять університету і зменшення часу на його складання. Якість розкладу визначається тим наскільки дотримуються необхідні і бажані вимоги до нього. Необхідно передбачити можливість розширення бажаних вимог без зміни оптимізуючого механізму. Метод. Для опису процесів складання розкладу занять застосована методологія конструктивно-продукційного моделювання. З точки зору конструктивізму: на основі ряду конструкцій із заданою структурою і змістом необхідно завершити конструювання розкладу із заданою структурою та частково змістом. Розробка конструктора передбачає визначення розширюваного носія, сигнатури відносин і операцій, а також інформаційного забезпечення. Найбільш складною і істотною частиною є створення множини правил підстановки, що визначають процес виведення відповідних конструкцій. Результати. Розроблено конструктор складання розкладу занять та програмне забезпечення, що реалізує запропонований метод. Висновки. Проведені експерименти підтвердили ефективність запропонованого підходу і програмного забезпечення, що реалізує запропонований метод. Це дозволяє рекомендувати його для використання на практиці при вирішенні завдань складання розкладу занять.

EN: Context. Generating university course timetable is one of the most important tasks of managing the educational process. Growing requirements for the quality of education, a reduction in the material base and an increase in the number of specialties lead to the need to optimize the process of using human resources, the classroom fund and to save energy resources. Since all the factors influencing the schedule are almost impossible to take into account and the interests of the participants in the educational process are diverse, the task of creating a schedule is multicriteria with a fuzzy set of factors. In this regard, the problem of automating the timetabling is still one of the urgent problems of the organization of the educational process. Objective. The goal of the work is the improving the quality of university timetables and reducing the time it takes. The quality of the schedule is determined by the extent to which the necessary and desirable requirements are met. It is necessary to provide possibility of expanding the desired requirements without changing the optimizing mechanism. Method. To describe the processes of scheduling classes applied the methodology of constructive-production modeling. From the point of view of constructivism: on the basis of a number of structures with a given structure and content, it is necessary to complete the construction of a schedule with a given structure and partly content. The development of the designer provides for the definition of expandable carrier, signatures of relations and operations, as well as information support. The most difficult and essential part is the creation of a set of substitution rules, which define the output process of the corresponding constructions. Results. Developed a university course timetabling constructor and software that implements the proposed method. Conclusions. The experiments confirmed the effectiveness of the proposed approach and the software that implements the proposed method. This allows us to recommend it for use in practice in solving problems of scheduling classes.