基于工作流的電子類競賽過程管理平臺

馬 楠，白 云，陳心浩

(中南民族大學 創新創業中心，湖北 武漢430074)

0 引 言

電子類學科競賽活動在培養學生綜合素質，創新思維等方面起到了很好的作用。但是由于電子類競賽活動專業性較強，所涉及設備和耗材數量很多，競賽培訓周期長，參賽學生數量眾多，因此高校在對電子類競賽活動實行統一管理的過程中存在諸多難點:競賽組織者必需具有一定的相關競賽管理經驗，否則很難正常地開展競賽活動;競賽相關耗材的使用得不到有效控制，對于低值耐耗品沒有一個有效的回收和重利用機制，浪費現象較為嚴重;競賽培訓過程中實驗室的使用不合理，常常出現空閑和擁擠現象;競賽設備過度使用，造成設備老化現象嚴重;組織者不能即時準確的了解競賽過程中的培訓信息以及參賽學生的比賽進展情況，往往呈現出管理與競賽進程脫節的現象，等等。為了解決上述的問題，引入了基于工作流的電子類競賽過程管理平臺。與一般以競賽為管理對象的平臺有所不同，本平臺主要以競賽過程為管理對象，采用工作流技術(Workflow)，流程化處理競賽中存在的問題。在競賽標準化管理工作流中，平臺以消息機制與用戶進行交互，時時通報競賽進展狀況，可以使組織者較好地了解比賽進程，根據需要對競賽管理方法做出積極的調整，以提高競賽管理水平。除此之外，本平臺設置專門的低值耐耗品管理流程，加強對競賽使用耗材的管理，提高耗材回收率和重利用率。在競賽過程中，平臺可以根據用戶定制相關數據分析報表，以儀表盤，折線圖，水晶報表等形式加以展示，這也為提高管理者競賽組織水平提供可靠的數據依據。基于工作流的電子類競賽過程管理平臺成功運用中南民族大學創新創業中心實訓基地，在高等學校各類學科競賽活動中起到了積極的作用。

1 平臺的設計與實現

此基于工作流的電子類競賽過程管理平臺總體上采用B/S 模式進行設計，使用SQL Server 構建數據存儲單元。平臺以競賽過程為主要管理對象，針對電子類競賽活動的組織特點，設置相應的工作流體系對其進行管理。工作流分為自動觸發和手動觸發兩種啟動機制，根據登陸用戶的角色，平臺自動分配相關操作使用權限。工作流根據實際競賽管理方法構建相應過程模型，流程化管理競賽過程，并且組織者可以根據競賽管理過程的需要對相關工作流邏輯進行適當調整，使其具有更強的柔性和容災性。考慮到不同高校對電子類競賽管理的方法存在一定區別，此平臺采用配置的方式為平臺用戶提供了簡單的二次開發接口。電子類競賽過程管理平臺在工作流實施過程中主要分為競賽前期，中期，后期，結束幾個階段，分別完成競賽報名、分組、作品設計、培訓、比賽、測評、結果分析等一系列工作。競賽流程結束以后，平臺自動觸發低值耐耗品管理流程，對相關耗材進行回收和重利用工作。基于平臺的可配置性，競賽管理者可以在競賽的任何階段，根據自己需要定制數據分析報表，平臺會以儀表盤，折線圖，水晶報表等形式進行結果展示。

1.1 工作流過程建模

為了加強管理者對于競賽過程的了解和掌握，此平臺采用C# Workflow 技術編寫工作流，以競賽過程為管理對象，流程化管理競賽整體進程。所謂工作流即是“業務過程的部分或整體在計算機應用環境下的自動化”，它主要解決的是“使在多個參與者之間按照某種預定義的規則傳遞文檔、信息或任務的過程自動進行，從而實現某個預期的業務目標，或者促使此目標的實現”［1］。其主要功能:①創建階段的功能。主要包含工作流過程，構成工作流過程的活動定義以及工作流相關模型的構建。②執行階段的控制功能。主要是管理工作流的運行，同時進行工作流過程中活動的排序。③執行階段和系統應用及用戶間的交互作用［2-4］。平臺工作流的設計建立在過程模型基礎之上，根據電子類設計競賽的特點設計對應的過程管理工作流。其總體執行流程如圖1 所示。

工作流過程模型的建立是此競賽過程管理平臺的重點工作任務，由于競賽過程工作流具有動態性、分布性、異構性等顯著特點，因此為了保證工作流的正常運行，增加工作流柔性，平臺設計時增加時間約束功能，提高工作流穩定性。當前對時間約束的研究主要從關鍵路徑約束［5-6］、時間區間約束［7］、時間段約束［8］、超級時間約束、擴展時間約束［9］等幾個方面著手進行。此創新活動管理平臺首先借鑒擴展Petri 網實例，建立過程模型的時間約束機制，然后再進行相關時間參數的設定。定義擴展對象網

圖1 工作流執行流程

其中:OPS 定義為對象庫所組成的對象網絡系統;R 定義為活動變遷集合;C 定義為顏色托肯集合;I 定義為連接從對象到擁有顏色托肯變遷之間的弧的轉移函數;O 定義為連接從擁有顏色托肯變遷到對象之間的弧的轉移函數;M0 定義為模型的初始標志［10-11］。

式中:Q+為整實數;NT 為期望服務時間;DWT 相對于變遷準備觸發時間點;EWT 為變遷的期望等待時間［12-14］。此處工作流整體運轉定位為系統自動觸發與手工觸發兩類，這樣可以保證工作流的準確性。自動處理機制中，時間參數設定參考排隊理論無窮多服務臺情況(M/M/∞)［15］。手動處理機制中，時間參數設定運用先進先出(FIFO)方式進行處理［16］。

1.2 工作流的設計

電子類競賽過程管理平臺針對電子類競賽的特點，設計相應工作流體系以競賽過程為對象加以管理。現以大學生電子設計大賽為例，對工作流的設計邏輯加以詳細說明。電子設計大賽具有一般電子類競賽的共同特點，如:競賽過程中耗材和設備的使用數量較大，參賽學生人數較多，競賽培訓周期長，競賽過程培訓計劃多變，實驗室使用頻率很高等。平臺提供的電子類競賽標準工作流由競賽組織者啟動，平臺角色分為管理員、教師、學生。

(1)工作流前期。管理員登錄平臺完成參賽學生錄入，競賽分組條件設置，競賽可用耗材、設備入庫等工作，主要為教師和學生搭建基于平臺的競賽環境。教師登錄平臺，進入學生信息維護流程，根據管理員設定的規則對學生進行分組，競賽可用經費金額分配，競賽培訓和考核辦法等工作，主要為學生搭建一個基于平臺的競賽過程管理辦法。

(2)工作流中期。管理員主要完成競賽耗材出庫、入庫的統計，學生二次競賽經費申請的審批，共享資源的審核，設備維修情況的記錄等工作。教師主要完成發布競賽培訓計劃，競賽相關文獻上傳，學生二次分組，發布學生二次競賽經費申請，審批學生耗材領用申請，學生競賽階段性考核成績管理等工作。學生使用平臺可實現競賽相關設備和耗材的申請，可用庫存的查詢，競賽培訓計劃以及共享資源的下載和上傳，競賽可用經費不足申請，提出競賽培訓建議以及耗材的采購建議。其中耗材的申請與審批邏輯如圖2 所示。

圖2 耗材的申請與審批邏輯流程圖

(3)工作流后期。學生完成競賽作品的設計并將作品相關文件上傳，管理員統計競賽中耗材的使用情況以及相關設備的損耗情況，同時使用平臺向特定教師發出邀請擔任評委，評委對學生作品進行綜合評分，并給出指導意見。競賽最終結果由管理員公式發布。

(4)工作流結束。平臺根據競賽周期中耗材使用的數量和頻率，給出下次競賽的耗材采購建議。競賽工作流結束后，平臺觸發低值耐耗品管理流程，流程中管理員和教師完成低值耐耗品的檢測和再入庫工作，提高元器件的使用效率減少浪費現象。其中學生競賽成果評審流程如圖3 所示。

圖3 競賽成果評審流程圖

1.3 低值耐耗品管理流程

低值耐耗品的管理在競賽管理過程中是不可缺少的一項工作，加強低值耐耗品的重復使用效率，可以有效地減少競賽過程中耗材浪費的現象。它由競賽標準工作流結束時觸發啟動。流程主要包括低值耐耗品回收檢測、登記入庫、使用管理3 個功能。①低值耐耗品回收檢測:競賽組織者根據競賽過程中的可回收耗材發放記錄編制清單發布至各個學院和單位，根據各學院和單位耗材回收以及檢測情況匯總生成相應清單。②登記入庫:競賽組織者根據清單回收耗材，并將其統一入庫管理。③使用管理:競賽組織者對可重復利用的耗材器件實行統一管理，支持同類型競賽舉辦(回收耗材的使用不納入競賽可用經費計算范圍)。

2 平臺的檢測與應用

為了檢測此競賽過程管理平臺的實用性和穩定性，分別將平臺試用于中南民族大學2011 年瑞薩杯全國大學生電子設計大賽。檢測重點為平臺對競賽過程的管理效果，競賽工作流的穩定性，工作流的并發性，競賽相關耗材管理效率，數據分析成效等幾個方面。

大學生電子設計大賽測試。競賽過程工作流主要涉及N(N≥3)端口并發執行，分別為電子信息工程學院，計算機科學學院，生物醫學工程學院等;競賽過程中涉及低值易耗品管理，低值耐耗品管理，競賽使用設備管理，損耗情況記錄等;作品評審提交分為學院初審，校級復審的二級評審機制;活動周期從學院選拔開始到比賽最終結束，歷時3 個月。競賽過程管理平臺提供競賽常用約500 套電子元器件的用戶手冊供學生及教師下載，涉及各種耗材文檔共計6 GB 左右，學生30 組并發下載速度可達120 kB/s ～200 kB/s，且速度比較穩定。平臺對競賽選手進行耗材聯動經費的管理辦法，以參賽選手個人為單位，參賽小組為對象進行綜合管理，提高競賽經費的利用效率。耗材的領用根據其采購金額的不同分為直接領用、管理員審批以及教師電子簽名3 種方式進行管理，并且提供領用日志進行發貨記載;競賽期間平臺為各個參賽小組分配教室，并且統一登記教室設備使用損耗情況;競賽作品相關文件由參賽選手以小組為單位上傳(上傳速度約為50 kB/s，作品相關文件大小應小于20 MB，否則由管理員直接錄入數據庫);競賽工作流結束以后，平臺自動觸發低值耐耗品管理流程，根據平臺統計低值耐耗品追回數量與以往競賽耗材使用情況對比可以得出，此次競賽中平臺提高了低值耐耗品回收率約35%左右。根據此次瑞薩杯全國大學生電子設計大賽對競賽過程管理平臺的測試，平臺在提升競賽過程管理質量，增加競賽管理柔性，提高競賽相關耗材使用效率，低值耐耗品回收數量，競賽資源共享等方面的效果較為理想，提高了整體競賽過程的完整性，在降低了競賽管理者的工作強度的同時也提高了競賽活動組織靈活性，詳細測試結果如后:活動持續周期3，文件存儲大小6，系統下載速度120 ～200 kB/s，參與小組數30，并發端口數N(N≥3)，低值耐耗品回收率提高約35%。

3 結 語

高等學校使用此基于工作流過程的電子類競賽過程管理平臺，可以實現對電子類設計競賽的統一管理。在提高管理工作效率的同時，還可以進一步提升競賽的管理質量，促進學生參加學科競賽的積極性。由于此平臺采用工作流技術，針對電子類學科競賽的管理特點設置相應的管理工作流，對競賽過程進行全生命周期的管理，因此可以克服許多競賽管理中存在的難點，如:管理計劃與競賽過程不相稱、活動整體進程不能準確按照計劃進行、耗材浪費現象較為嚴重、實驗室使用率較低等。根據此平臺在中南民族大學2011 年瑞薩杯全國大學生電子設計大賽中的測試結果，可以認為此平臺具有較好的穩定性和實用性。并且平臺采用適當的時間約束機制針對工作流模型進行時間約束，這樣增加了平臺的并發性、柔性以及容災性。

當然目前平臺的設計也存在一定的不足。工作流主要針對電子類競賽進行設計，如果能夠在后期使用中將其它學科種類的競賽也加入平臺工作流，這將在一定程度上擴大此競賽過程管理平臺的應用范圍。

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