基于工作流的电子类竞赛过程管理平台

马 楠，白 云，陈心浩

(中南民族大学 创新创业中心，湖北 武汉430074)

0 引 言

电子类学科竞赛活动在培养学生综合素质，创新思维等方面起到了很好的作用。但是由于电子类竞赛活动专业性较强，所涉及设备和耗材数量很多，竞赛培训周期长，参赛学生数量众多，因此高校在对电子类竞赛活动实行统一管理的过程中存在诸多难点:竞赛组织者必需具有一定的相关竞赛管理经验，否则很难正常地开展竞赛活动;竞赛相关耗材的使用得不到有效控制，对于低值耐耗品没有一个有效的回收和重利用机制，浪费现象较为严重;竞赛培训过程中实验室的使用不合理，常常出现空闲和拥挤现象;竞赛设备过度使用，造成设备老化现象严重;组织者不能即时准确的了解竞赛过程中的培训信息以及参赛学生的比赛进展情况，往往呈现出管理与竞赛进程脱节的现象，等等。为了解决上述的问题，引入了基于工作流的电子类竞赛过程管理平台。与一般以竞赛为管理对象的平台有所不同，本平台主要以竞赛过程为管理对象，采用工作流技术(Workflow)，流程化处理竞赛中存在的问题。在竞赛标准化管理工作流中，平台以消息机制与用户进行交互，时时通报竞赛进展状况，可以使组织者较好地了解比赛进程，根据需要对竞赛管理方法做出积极的调整，以提高竞赛管理水平。除此之外，本平台设置专门的低值耐耗品管理流程，加强对竞赛使用耗材的管理，提高耗材回收率和重利用率。在竞赛过程中，平台可以根据用户定制相关数据分析报表，以仪表盘，折线图，水晶报表等形式加以展示，这也为提高管理者竞赛组织水平提供可靠的数据依据。基于工作流的电子类竞赛过程管理平台成功运用中南民族大学创新创业中心实训基地，在高等学校各类学科竞赛活动中起到了积极的作用。

1 平台的设计与实现

此基于工作流的电子类竞赛过程管理平台总体上采用B/S 模式进行设计，使用SQL Server 构建数据存储单元。平台以竞赛过程为主要管理对象，针对电子类竞赛活动的组织特点，设置相应的工作流体系对其进行管理。工作流分为自动触发和手动触发两种启动机制，根据登陆用户的角色，平台自动分配相关操作使用权限。工作流根据实际竞赛管理方法构建相应过程模型，流程化管理竞赛过程，并且组织者可以根据竞赛管理过程的需要对相关工作流逻辑进行适当调整，使其具有更强的柔性和容灾性。考虑到不同高校对电子类竞赛管理的方法存在一定区别，此平台采用配置的方式为平台用户提供了简单的二次开发接口。电子类竞赛过程管理平台在工作流实施过程中主要分为竞赛前期，中期，后期，结束几个阶段，分别完成竞赛报名、分组、作品设计、培训、比赛、测评、结果分析等一系列工作。竞赛流程结束以后，平台自动触发低值耐耗品管理流程，对相关耗材进行回收和重利用工作。基于平台的可配置性，竞赛管理者可以在竞赛的任何阶段，根据自己需要定制数据分析报表，平台会以仪表盘，折线图，水晶报表等形式进行结果展示。

1.1 工作流过程建模

为了加强管理者对于竞赛过程的了解和掌握，此平台采用C# Workflow 技术编写工作流，以竞赛过程为管理对象，流程化管理竞赛整体进程。所谓工作流即是“业务过程的部分或整体在计算机应用环境下的自动化”，它主要解决的是“使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息或任务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标，或者促使此目标的实现”［1］。其主要功能:①创建阶段的功能。主要包含工作流过程，构成工作流过程的活动定义以及工作流相关模型的构建。②执行阶段的控制功能。主要是管理工作流的运行，同时进行工作流过程中活动的排序。③执行阶段和系统应用及用户间的交互作用［2-4］。平台工作流的设计建立在过程模型基础之上，根据电子类设计竞赛的特点设计对应的过程管理工作流。其总体执行流程如图1 所示。

工作流过程模型的建立是此竞赛过程管理平台的重点工作任务，由于竞赛过程工作流具有动态性、分布性、异构性等显著特点，因此为了保证工作流的正常运行，增加工作流柔性，平台设计时增加时间约束功能，提高工作流稳定性。当前对时间约束的研究主要从关键路径约束［5-6］、时间区间约束［7］、时间段约束［8］、超级时间约束、扩展时间约束［9］等几个方面着手进行。此创新活动管理平台首先借鉴扩展Petri 网实例，建立过程模型的时间约束机制，然后再进行相关时间参数的设定。定义扩展对象网

图1 工作流执行流程

其中:OPS 定义为对象库所组成的对象网络系统;R 定义为活动变迁集合;C 定义为颜色托肯集合;I 定义为连接从对象到拥有颜色托肯变迁之间的弧的转移函数;O 定义为连接从拥有颜色托肯变迁到对象之间的弧的转移函数;M0 定义为模型的初始标志［10-11］。

式中:Q+为整实数;NT 为期望服务时间;DWT 相对于变迁准备触发时间点;EWT 为变迁的期望等待时间［12-14］。此处工作流整体运转定位为系统自动触发与手工触发两类，这样可以保证工作流的准确性。自动处理机制中，时间参数设定参考排队理论无穷多服务台情况(M/M/∞)［15］。手动处理机制中，时间参数设定运用先进先出(FIFO)方式进行处理［16］。

1.2 工作流的设计

电子类竞赛过程管理平台针对电子类竞赛的特点，设计相应工作流体系以竞赛过程为对象加以管理。现以大学生电子设计大赛为例，对工作流的设计逻辑加以详细说明。电子设计大赛具有一般电子类竞赛的共同特点，如:竞赛过程中耗材和设备的使用数量较大，参赛学生人数较多，竞赛培训周期长，竞赛过程培训计划多变，实验室使用频率很高等。平台提供的电子类竞赛标准工作流由竞赛组织者启动，平台角色分为管理员、教师、学生。

(1)工作流前期。管理员登录平台完成参赛学生录入，竞赛分组条件设置，竞赛可用耗材、设备入库等工作，主要为教师和学生搭建基于平台的竞赛环境。教师登录平台，进入学生信息维护流程，根据管理员设定的规则对学生进行分组，竞赛可用经费金额分配，竞赛培训和考核办法等工作，主要为学生搭建一个基于平台的竞赛过程管理办法。

(2)工作流中期。管理员主要完成竞赛耗材出库、入库的统计，学生二次竞赛经费申请的审批，共享资源的审核，设备维修情况的记录等工作。教师主要完成发布竞赛培训计划，竞赛相关文献上传，学生二次分组，发布学生二次竞赛经费申请，审批学生耗材领用申请，学生竞赛阶段性考核成绩管理等工作。学生使用平台可实现竞赛相关设备和耗材的申请，可用库存的查询，竞赛培训计划以及共享资源的下载和上传，竞赛可用经费不足申请，提出竞赛培训建议以及耗材的采购建议。其中耗材的申请与审批逻辑如图2 所示。

图2 耗材的申请与审批逻辑流程图

(3)工作流后期。学生完成竞赛作品的设计并将作品相关文件上传，管理员统计竞赛中耗材的使用情况以及相关设备的损耗情况，同时使用平台向特定教师发出邀请担任评委，评委对学生作品进行综合评分，并给出指导意见。竞赛最终结果由管理员公式发布。

(4)工作流结束。平台根据竞赛周期中耗材使用的数量和频率，给出下次竞赛的耗材采购建议。竞赛工作流结束后，平台触发低值耐耗品管理流程，流程中管理员和教师完成低值耐耗品的检测和再入库工作，提高元器件的使用效率减少浪费现象。其中学生竞赛成果评审流程如图3 所示。

图3 竞赛成果评审流程图

1.3 低值耐耗品管理流程

低值耐耗品的管理在竞赛管理过程中是不可缺少的一项工作，加强低值耐耗品的重复使用效率，可以有效地减少竞赛过程中耗材浪费的现象。它由竞赛标准工作流结束时触发启动。流程主要包括低值耐耗品回收检测、登记入库、使用管理3 个功能。①低值耐耗品回收检测:竞赛组织者根据竞赛过程中的可回收耗材发放记录编制清单发布至各个学院和单位，根据各学院和单位耗材回收以及检测情况汇总生成相应清单。②登记入库:竞赛组织者根据清单回收耗材，并将其统一入库管理。③使用管理:竞赛组织者对可重复利用的耗材器件实行统一管理，支持同类型竞赛举办(回收耗材的使用不纳入竞赛可用经费计算范围)。

2 平台的检测与应用

为了检测此竞赛过程管理平台的实用性和稳定性，分别将平台试用于中南民族大学2011 年瑞萨杯全国大学生电子设计大赛。检测重点为平台对竞赛过程的管理效果，竞赛工作流的稳定性，工作流的并发性，竞赛相关耗材管理效率，数据分析成效等几个方面。

大学生电子设计大赛测试。竞赛过程工作流主要涉及N(N≥3)端口并发执行，分别为电子信息工程学院，计算机科学学院，生物医学工程学院等;竞赛过程中涉及低值易耗品管理，低值耐耗品管理，竞赛使用设备管理，损耗情况记录等;作品评审提交分为学院初审，校级复审的二级评审机制;活动周期从学院选拔开始到比赛最终结束，历时3 个月。竞赛过程管理平台提供竞赛常用约500 套电子元器件的用户手册供学生及教师下载，涉及各种耗材文档共计6 GB 左右，学生30 组并发下载速度可达120 kB/s ～200 kB/s，且速度比较稳定。平台对竞赛选手进行耗材联动经费的管理办法，以参赛选手个人为单位，参赛小组为对象进行综合管理，提高竞赛经费的利用效率。耗材的领用根据其采购金额的不同分为直接领用、管理员审批以及教师电子签名3 种方式进行管理，并且提供领用日志进行发货记载;竞赛期间平台为各个参赛小组分配教室，并且统一登记教室设备使用损耗情况;竞赛作品相关文件由参赛选手以小组为单位上传(上传速度约为50 kB/s，作品相关文件大小应小于20 MB，否则由管理员直接录入数据库);竞赛工作流结束以后，平台自动触发低值耐耗品管理流程，根据平台统计低值耐耗品追回数量与以往竞赛耗材使用情况对比可以得出，此次竞赛中平台提高了低值耐耗品回收率约35%左右。根据此次瑞萨杯全国大学生电子设计大赛对竞赛过程管理平台的测试，平台在提升竞赛过程管理质量，增加竞赛管理柔性，提高竞赛相关耗材使用效率，低值耐耗品回收数量，竞赛资源共享等方面的效果较为理想，提高了整体竞赛过程的完整性，在降低了竞赛管理者的工作强度的同时也提高了竞赛活动组织灵活性，详细测试结果如后:活动持续周期3，文件存储大小6，系统下载速度120 ～200 kB/s，参与小组数30，并发端口数N(N≥3)，低值耐耗品回收率提高约35%。

3 结 语

高等学校使用此基于工作流过程的电子类竞赛过程管理平台，可以实现对电子类设计竞赛的统一管理。在提高管理工作效率的同时，还可以进一步提升竞赛的管理质量，促进学生参加学科竞赛的积极性。由于此平台采用工作流技术，针对电子类学科竞赛的管理特点设置相应的管理工作流，对竞赛过程进行全生命周期的管理，因此可以克服许多竞赛管理中存在的难点，如:管理计划与竞赛过程不相称、活动整体进程不能准确按照计划进行、耗材浪费现象较为严重、实验室使用率较低等。根据此平台在中南民族大学2011 年瑞萨杯全国大学生电子设计大赛中的测试结果，可以认为此平台具有较好的稳定性和实用性。并且平台采用适当的时间约束机制针对工作流模型进行时间约束，这样增加了平台的并发性、柔性以及容灾性。

当然目前平台的设计也存在一定的不足。工作流主要针对电子类竞赛进行设计，如果能够在后期使用中将其它学科种类的竞赛也加入平台工作流，这将在一定程度上扩大此竞赛过程管理平台的应用范围。

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