AVTORское составление расписаний

Оптимизация каких-либо процессов - одна из ключевых задач прикладной математики. Ее решение требует применения нестандартных методов, оригинального творческого мышления и глубокого понимания сути и сложности проблемы. Наиболее известной и лежащей "на виду" проблемой оптимизации является задача составления расписания учебных занятий школ, колледжей и вузов. Вот почему разработчиками предпринимается достаточно большое количество попыток создать программу, позволяющую быстро и с минимальными затратами решать эту непростую задачу. В нашей статье - рассказ об одной из таких программ - AVTOR2+, созданной Игоpем Губенко.

В конце 1992 года будущий автор программы познакомился с завучем одного из ростовских лицеев. Идея написать программу автоматического составления расписаний у программиста возникла после того, как он увидел, с каким трудом этот завуч набирает на компьютере с помощью текстового редактора Lexicon расписание занятий. Задача оказалась не такой простой. В результате упорного труда к ноябрю 1993 года Игоpю удалось создать программу ELZA ("ЭЛектронный ЗАвуч") на языке Turbo Pascal, которая уже учитывала массу специфических требований к расписанию. Продолжая развивать программу (интерфейс, постановку задачи и главное - алгоритм), к 1997 году автор получил удачную версию, успешно работавшую более чем в десяти учебных заведениях, имевших весьма сложные расписания.

В 1998 году в программе был применен совершенно новый алгоритм, который затем стал основой программы нового поколения. Это был полностью авторский алгоритм, не похожий ни на один из существующих и находящийся на стыке нескольких разделов прикладной математики. Новая версия программы получила название AVTOR-2+ ("Автоматическое Расписание"). В дальнейшем развитие шло по нескольким направлениям:

• были созданы модификации программы для любых учебных заведений;
• была создана WIN-версия программы;
• был создан сетевой вариант программы.

На сегодняшний день AVTOR2+ продолжает развиваться в направлении интеграции с пакетами других разработчиков баз данных для управления учебным процессом. AVTOR2+ - универсальная система. Есть несколько модификаций программы, рассчитанных на любые учебные заведения:

• AVTOR-2003 School (Win) - сpедние и специализиpованные школы, лицеи, гимназии;
• AVTOR-2003 College (Win) - колледжи, техникумы и училища;
• AVTOR-2003 High School (Win) - ВУЗы с одним учебным корпусом (очная и заочная формы обучения);
• AVTOR-2003 High School Pro (Win) - ВУЗы с несколькими удаленными учебными корпусами с учетом времени переезда между ними (очная и заочная формы обучения).

AVTOR-2003

Система AVTOR-2003 ("АВТОматическое Расписание") предназначена для составления расписания занятий с помощью компьютера.

Панель управления программой AVTOR2003

Основные возможности программы: AVTOR-2003 помогает строить, корректировать и распечатывать в бумажном виде следующие документы:

• расписания занятий;
• расписания работы преподавателей;
• расписания и графики загрузки аудиторий;
• учебные планы и нагрузку преподавателей.

Освоение любой программы подобного рода - дело непростое. Особенно для методистов-диспетчеров - людей, совсем не привыкших к работе на компьютере. Для облегчения освоения программы и работы с ней предусмотрен "Мастер расписаний". "Мастер расписаний" - это специальная подпрограмма, в которой задана наиболее универсальная стратегия работы по автоматическому составлению и оптимизации расписания. Всю работу "Мастер" выполняет за несколько этапов. При любой стратегии составления расписаний не обязательно выполнять все шаги полностью. На любом этапе процесс можно прервать, отказавшись от каких-либо шагов.

Работа с программой

Интерфейс программы достаточно строгий, деловой. Окна программы не изменяемые, что, возможно, не всем понравится. Но автор программы считает, что подобное ограничение защитит неопытного пользователя от случайных ошибок. В каждом из окон собрана вся необходимая информация, относящаяся к данной теме. Например, в окне "Учебные планы" можно получить всю информацию об учебных планах любой группы любого курса. Такой подход достаточно удобен. Любую информацию, введенную в программу, можно просмотреть через меню "Исходные данные".

В одном окне - вся информация обо всех учебных планах

Как и в любой другой программе подобного рода, составление расписания начинается с ввода всех необходимых данных: аудиторий, преподавателей, предметов, учебных групп и типов аудиторий. И, разумеется, вводятся учебные планы, пожелания преподавателей и другие требования к расписанию. Если используется пакет School или Plany, то все исходные данные можно автоматически загрузить в программу с помощью команды "Импорт базы данных". Для ввода данных необходимо воспользоваться меню "Списки". Надо отметить довольно удобные формы для ввода этих данных. Кроме того, для облегчения труда методиста достаточно большое количество самых распространенных предметов (135) уже включено в дистрибутив программы. Всего же возможно ввести 840 предметов (тестировалась версия для колледжей). В рабочей версии программы для ВУЗов (AVTOR-2003 High School Pro) можно ввести до 2520 предметов. Это число перекрывает потребности практически любого колледжа или ВУЗа.

Теперь нужно настроить параметры для составления расписаний - меню "Настройка". Имеются в виду настройки учебной недели, требования к аудиториям, общие требования к расписанию.
Внимание! В окне "Параметры оптимизации" разработчик программы не рекомендует начинающим пользователям что-то менять. Все эти числа уже получены благодаря большому опыту применения программы.
Например, для колледжей это:

• вес окон преподавателей = 10;
• вес сверхнормативных окон преподавателей = 25;
• вес рабочих смен = 10;
• вес перегрузок = 50;
• вес равномерности = 1 (или 2);
• вес сходства недель = 10-20.

Поначалу, пока не накоплен опыт, можно не получить оптимального результата - это всего лишь программа, и при неверно заданных параметрах результат ее работы может быть неутешительным. Для облегчения работы рекомендуется ознакомиться с подробным файлом помощи, сопровождающим программу. Там накоплен опыт использования программы в десятках учебных заведений России и СНГ.

Следующим шагом будет проверка исходных данных для расчета расписания. Программа делает это автоматически по команде "Расписание - Анализ исходных данных - выбор параметра анализа". Если не обнаружено серьезных проблем, то можно запускать процесс составления расписаний. На самом деле, процесс можно запускать и при обнаружении проблем, но тогда программа разместит все занятия, которые возможно разместить, а все, что невозможно разместить - останется в неразмещенной нагрузке. Но лучше устранить противоречия в исходных данных заранее.

Составляем расписание

При выполнении работы по составлению расписания необходимо следить за красной строчкой "Осталось занятий". Процесс оптимизации может быть выполнен, даже если не все занятия будут распределены. Если программа не распределяет все занятия, то причина - в противоречиях и ошибках именно в исходных данных. Некоторые из них невозможно определить на этапе анализа исходных данных, но можно легко выявить после первого расчета расписания. Например, могут быть неверно заданы свойства аудиторий (забыли указать число мест или что-то в этом роде). После устранения этих ошибок программа быстро размещает все занятия, а затем оптимизирует расписание.

Тем не менее после составления расписания может возникнуть необходимость его корректировки в течение учебного года. Одно из преимуществ AVTOR-2003 заключается в том, что это можно делать как вручную, так и автоматически. Редактор расписаний имеет большой набор полезных функций и систему интеллектуальных подсказок при выборе вариантов перестановок. Занятия можно перетаскивать мышью в другие клетки таблицы, причем программа даст оценку каждой перестановке. Есть также статистика расписания и другие полезные функции.

Готовое расписание

Программа работает в более чем семидесяти учебных заведениях. Ее возможности позволяют адаптировать AVTOR к потребностям любого, сколь угодно сложного учебного процесса. Разработчик программы может модифицировать и настраивать AVTOR под условия конкретного учебного заведения (специфика учебного процесса, режим работы, форма документов и тому подобное).

Ограничения демоверсии. Демоверсия программы не позволяет работать с числом учебных групп более 5, количеством аудиторий более 10, количеством преподавателей более 14.

Системные требования:

• операционная система: Windows 9х и выше;
• процессор Pentium и выше;
• оперативная память 4 Мб;
• свободного места на диске около 2 Мб.