高校新型信息系统建设方案和评测体系的研究

成雨含

(南京邮电大学 信息化办公室，江苏 南京 210003)

高校新型信息系统建设方案和评测体系的研究

成雨含

(南京邮电大学 信息化办公室，江苏 南京 210003)

随着教育资源大数据时代的到来，高校信息系统的建设面临新的发展机遇和挑战。针对高校新型信息系统建设和整合的需求，文中提出基于云技术组建新一代数字化校园，新建与整合各种云技术资源，建立智能校园、智慧校园的方案，并且重点讨论了一套由可行性评价、经济效益评价、技术质量评价所构建的高校新型信息系统综合评测体系，通过独立因子分析法对其进行定量分析，提供一个系统、直观、具体的数量分析结果，以确保信息系统每一阶段的建设都能为高校带来新的竞争力。最后，给出了一个应用案例。结果表明，文中所述方法具有科学性和方便性，为高校新型信息系统的建设和整合提供了一套可行的评价方案。

信息系统；评测体系；独立因子分析；云技术

0 引 言

随着“大数据时代”的到来，基于云技术组建新一代数字化校园，新建与整合各种云技术资源，发展新型高校数据业务平台就成为了高校信息系统建设的一种必然趋势。高校信息系统建设硬件设备更新快、软件发展迅速、新业务项目不断涌现、应用技术推陈出新、数据安全要求越来越高[1-3]。因此，新型高校信息系统的建设和整合是一个复杂的工程，必须对信息系统的建设和评价问题给予足够的重视，提高高校信息系统建设和整合的效率,发挥其在高校教学、科研和校园生活中的作用,进一步提升信息系统的育人功能、资讯功能、智能管理和数据挖掘功能[4-6]。本校信息化工作“以优质服务为中心，以提高效率为导向”，不断提升基础设施质量、运维保障质量、平台建设质量、用户服务质量和数据管理质量，充分发挥了信息化在保障和促进学校教学、科研、管理、服务工作中的重要作用，被评为2014年“江苏省高等学校信息化建设优秀单位”。

建设适合本高校需要的新型信息系统是管理者们面临的难题[7-10]。在“大数据”时代，高校需要切实提高对日益增长的各种教学、科研、管理、学习、财务数据的处理能力。新型信息系统不仅要考虑新设备、新技术的购买与引进，还要利用好已有设备与资源，确保超前发展与充分利用相互融合。在新型信息系统建设和整合的过程中，高校往往面对众多的IT服务商所提供的多种建设和整合方案。如何评析这些方案，全面权衡其先进性、可行性、安全性、费用、经济效益、系统性能、系统建设、系统环境以及用户评价等指标，并根据自身的状况，量时量力地分阶段完成，确保新型信息系统每一阶段的建设和整合都能为高校带来新的竞争力。

为了定量分析这些评价指标，文中提出了一种基于独立因子的评测指标定量分析方法，详细讨论了该方法的原理和实施步骤。在实践的基础上总结出一套由项目前期评价、经济效益评价、技术质量评价所构建的高校新型信息系统建设和整合方案综合评测体系，采用独立因子分析法进行定量分析，并且给出了一个应用案例，为高校信息系统的评价提供了一种可行的手段。通过新型信息系统的建设，实现教学资源的充分利用，尤其是教育数据的深入挖掘，逐步把本校的各种数据转换为一种最有价值的资产，提高办学效率与质量，从而促进学校工作的全面发展。

1 高校新型信息系统的建设方案

高校信息系统建设的水平往往是学校整体办学水平、形象和地位的重要标志，特别是电子信息类为主体的综合型高校，更是如此。日夜运行的校园网、数字图书馆、学生综合管理系统、网络教学与教学资源管理系统、高性能计算平台，在学生的上网、借书、学籍、选课、成绩、上课过程中，在教师的基本信息、课件、视频、远程教育课程以及科学计算中，在学校管理人员的科研管理、财务管理、人力资源管理中不断产生大量数据，高校的大数据时代不可避免将到来。因此，高校新型信息系统的建设思路就必须要考虑建设具有大数据处理功能的软硬件平台，在新型信息系统的基础设施建设、资源建设和应用系统建设中嵌入云技术的处理模式。一种高校新型信息系统建设方案示意图如图1所示。在高校常规信息系统建设模式中突出了基于云技术建立容量大、性能高、安全可靠、协同优良的云数据中心平台。

在基础设施建设中，存储和服务器等设备不仅购买成本高，而且维护运行成本也高，耗资巨大，必须全面评价，并且要避免出现学校各部门、各学院的资源重复建设，利用率不高的现象。

在资源建设中，一方面，云架构新产品不仅能够在高校新型信息系统中运行，并且能够与现有的设备和资源统一整合；另一方面，社会云和学校云中的异构资源通过中间件整合能够实现完全的共享和统一。

图1 高校新型信息系统建设方案示意图

在应用系统建设中，利用云计算的高可靠性和通用性，将原有的4大应用系统—基础应用信息系统(诸如：校园一卡通、电子邮件、虚拟社区、BBS、心灵驿站、紫金漫话、校园网站等)、教学信息系统、科研信息系统和管理信息系统，统一安装在云计算服务器端；并且在应用系统中重点推广、应用物联网技术，建立可感知校园内人和物的感知区域，形成具有各校特色的智能校园、智慧校园；实现接入安全方便，内容丰富多彩，功能完善齐全，技术先进可靠，快捷、高效、全覆盖的新型信息系统。

2 高校新型信息系统建设的评测体系

2．1 新建设项目的前期评价指标

高校新型信息系统建设涉及学校、服务商、领导、教师、学生、相关部门等多个主体,因此评价的角度也有多种。从提高新型信息系统的建设和整合成功率的要求看,必须要站在本校自身的角度建立评价指标体系。

高校新型信息系统新项目的前期评价指标主要包括三个方面：必要性、可能性以及软硬件的先进性和安全性的功能评价。

评价的目的是对新建设项目进行可行性分析，分析高校是否具备建设新信息系统的条件，有无建设的必要，有无实现的可能，系统的新功能是否弥补原有信息平台的不足，有效提升信息系统的育人功能、资讯功能、智能管理和数据挖掘功能，并与原系统平台实现无缝连接、整合等。

必要性评价从高校内部和外部两方面分析本校是否有必要进行信息系统新项目的建设。内部因素主要包括高校教学、科研和校园生活中对新项目的需求、高校发展战略对新项目的需求、新项目的应用将给高校带来的优势；外部因素主要包括其他高校新项目建设的现状以及新项目的发展趋势等。从上述方面说明本校进行新型信息系统建设有无必要，比如可以用“带来教学科研优势”、“提升信息系统的先进性”和“提高师生满意度”等指标进行评价。

在认为有必要进行新项目建设的前提下进行可能性评价，评价本校现有条件有无进行新项目建设的可能性，包括学校各方面对“新项目的认可度”、“资金的满足度”等指标。

另外还要对新项目建设所需的软硬件功能进行评价，包括器件的先进性、安全性和开放度，项目的建设周期和后期服务成本，项目目标实现的可能性与风险等构成的项目自身的先进技术的认可度。目前，云计算还没有完全统一的标准，不同厂商的云架构产品存在不同的优势，一定要按本校自身需求进行评价。

通过前期评价找出信息系统新项目建设的切入点，同时通过分析可以知道本校信息系统新项目建设的优势和劣势，从而做出相应的改善和调整，获取“低耗资、高效益”的建设目标。

2．2 新建设项目的经济效益评价指标

2.2.1 新建设项目的基本经济管理原则

(1)经济性原则：新项目建设需重点考虑成本，必须评估其经济性指标，实现低成本，高效益。

(2)效率性原则：新项目建设的目的是追求最大的综合效益，其中资源的利用率是重要指标之一，新项目建设应使利用率得以提高。

(3)协调性原则：通过新项目建设，使高校各种信息资源具有良好的配合关系，达到综合平衡。

(4)适用性原则：新项目建设应以满足高校信息业务需求为目的，可靠适用为好。

(5)灵活性原则：新项目建设要具有灵活性，以便根据高校的发展进一步扩展新型信息系统。

2.2.2 评定信息系统新项目建设的经济指标

评定新项目建设方法可用以下经济指标：

1)新项目的投资回报。

对于新项目建设投资回报的评估，必须从财务收益/非财务收益两个维度进行考察，因此信息系统新项目建设的投资回报(Return on Investment，RoI)方程可以表示为:

(1)

其中:FI为财务收益;NFI为非财务收益;FCs为财务成本;NFCs为非财务成本。

FCs主要根据新项目在建设开发、运行、维护、管理等方面的资金耗费以及人力、能源的消耗来确定。NFCs主要包括：人力资源、运作流程重组、软硬件整合、数据维护、软件集成，以及因新型信息系统新项目建设带来的混乱而造成的业务上的损失，新型信息系统安全风险成本，新型信息系统被充分利用所耗费的时间和人力成本等。财务收益具体有以下要素：

(1)增加的上网费用收入；

(2)降低的网络费用成本；

(3)基于云计算所降低的成本和能源耗损等。

非财务收益主要包括改善服务质量，增进教职工、学生满意度，提高效率，提升校园文化、各种数据转换为有价值的资产等方面。这些指标要结合高校状况采取多种手段进行量化。例如教职工、学生满意度则可以从教职工、学生的使用率和流失率进行定量分析，各种数据转换为有价值的资产采用无形资产评估方式等。

为了突出其中的几个单要素的影响,分别引入维护费用、提高服务质量与降低成本等专项的评价因子。

2)新项目的技术贡献率。

在高校信息系统的发展过程中，新技术的引入具有决定性的作用。因此新项目中技术贡献率是一项重要的指标，表明新技术对新型信息系统的发展速度所做的贡献。通常单要素技术贡献率(TechnologicalContributionRate，TCR)可定义为:

TCR=(NTDS/UISDS)×100%

(2)

其中：NTDS为新技术的发展速度；UISDS为高校信息系统的发展速度。

式(2)中贡献率越大则表明引入的新技术对新型高校信息系统发展的贡献和作用就越大，反之则小。

2.3 新建设项目的技术质量评价指标

2.3.1 实现新项目建设的技术原则

一般来说，实现新型信息系统新项目建设必须遵循以下技术原则：

(1)支撑平台的开放化和标准化原则；

(2)系统模块的开放化和标准化原则；

(3)数据库的规范化和标准化原则；

(4)安全原则。

新项目建设必须保证原系统数据的安全移交,以及新项目建设后系统运行及网络和数据的安全。

2.3.2 新项目对系统资源利用率的改善值

资源利用率表示系统中各资源包括网络、客户机、数据库、云平台等处于被占用状态的平均时间的比例。资源利用率能反映系统资源在整个运行期间的使用情况，能准确描述系统资源的使用状况。通过新项目建设能优化系统资源配置，使系统资源利用情况更趋于合理化，明显提高资源利用率。定义新项目对系统资源利用率的改善值为项目建设前、后的资源利用率的差。系统资源利用率的改善值(System Resource Utilization Improvement Value，SRUIV)为：

(3)

其中：Qij为第i个操作占用资源j的时间；T为系统运行的总时间；N为系统总的操作数；(aiQij/T)new和(aiQij/T)old分别为项目建设前、后的资源利用率。

2.3.3 云技术在系统新项目建设中的应用

云技术测试的目的是尽可能发现云技术在信息系统中可能存在的缺陷，通过缺陷的修复和完善，提高新项目建设后信息系统的数据挖掘功能，逐步把本校的各种数据转换为一种最有价值的资产[4-5]。

运用云技术对新项目的测试要注意以下几个方面:

(1)云计算能否提供安全可靠的数据存储，不会出现数据丢失和病毒入侵现象。

(2)能否给用户提供方便的云计算的服务，完全支持不同设备和不同操作系统之间的数据与应用共享，实现随时随地的接入。

(3)是否有着便利的可扩展性、高可靠性和通用性，能够集群兼容现有低配置机器和外设以获得高性能。

(4)云技术建设后系统流程与业务流程是否融合，教职工、学生对新项目建设后的系统操作是否能够掌握,是否满足业务的需求。

(5)云技术能否与原系统整合成为一个新的大系统，互为补充，优化融合，发挥整体最大功能，实现整体最大效益。

3 一种基于独立因子的新项目定量评测方法

对高校新型信息系统的建设需要采用定量评测方法进行评估，以期在同一个评价体系对所有厂家的方案进行相对公正的优选与评价，提供一个系统、直观、具体的数量分析结果。目前定量分析方法主要有算术平均法、多目标决策法、层次分析法、统计分析法和因子分析法等。

其中常用的因子分析法是一种多变量统计定量分析方法，通过消除指标之间的相关性，把多个变量化为少数几个综合变量进行分析。目前消除指标之间的相关性问题通常采用主成分分析法。主成分分析法是通过坐标变换提取主成分，也就是将一组具有相关性的变量变换为一组不相干的变量，将主成分表示为原始观察变量的线性组合，新变量的维数与原始变量维数相同；而因子分析法是在此基础上构造因子模型，将原始观察变量分解为因子的线性组合，从而构造成一个结构简单的模型，客观地确定指标权重[11-12]。

但是，采用主成分分析将一组具有相关性的变量变换为一组不相关的变量，其实这些变量并非真正的统计独立，而仅仅是尽可能不相关。因为独立一定不相关，而不相关并非独立[8]。那么由主成分分析法去获取一组因子，这些因子最多是正交的，而非一定统计独立[12-13]，因此文中提出一种独立因子的定量评测方法。

独立因子分析是通过对原始数据的相关系数矩阵内部结构的研究，将多个相关联的评价指标转化为少数几个关键的、相互独立的综合评价指标的统计方法。不仅解决评价指标相关性所产生的信息重叠问题，即信息的冗余性，还通过选择主因子的方法降维，以有效减少计算代价。

独立因子分析的基本步骤为：

(1)将各指标原始数据标准化，初步建立各指标相关系数矩阵；

(2)根据相关系数矩阵建立基本因子分析表达式；

(3)对分析表达式进行独立成分分析，获取独立因子分析表达式；

(4)计算独立因子分析表达式中各独立因子的方差累积贡献率，对方差累积贡献率大于80%的独立因子确定为独立主因子；

(5)建立由独立主因子组成的独立因子评价模型和独立因子得分综合评价模型。

其中，独立成分分析法可以从信息论及统计学两个方面展开[13-14]。根据独立因子分析的基本步骤，完成第一步后有基本因子分析表达式：

(4)

其中：F=∑Fk(k=1,2,…,K)为基本因子；A=∑aij(i=1,2,…,P;j=1,2,…,K)为相关系数矩阵；x为原变量；δ为残余的特殊因子。

因为残余量ε的值很小，通常不予考虑，然后用FastICA进行独立成分分析，独立因子分析表达式为：

(5)

(6)

说明它们对原始变量有充分解释能力，只需提取前N个独立因子即可，并定义它们为独立主因子。因此，通过降维选择可得N个独立主因子组成的评价模型：

(7)

进而可构建出独立因子得分综合评价模型：

(8)

其中：F为综合评价值；ρn为权重。

通过采用独立因子分析法可实现对高校信息系统新项目的定量评测。

4 应 用

目前南京邮电大学校园网已累计投入5 000多万元建设经费，建成了一个集先进性、综合性、应用性于一体的高水平校园网络环境。在科研、教学、管理、校园文化建设中发挥了重要作用，有效提升了学校信息化水平。

随着我校信息系统建设的快速发展，建立了基于物联网和云计算的、具有大信息特色的新型信息系统。在应用层依托南京邮电大学物联网国家大学科技园平台大力实施智能校园、智慧校园；在资源层强化社会云和学校云的整合，共建共享云计算环境，消灭信息孤岛。在信息系统的建设中进行了综合评测,通过全面权衡其先进性、可行性、费用、经济效益、系统性能、系统建设等指标，确保了信息系统每一阶段的建设和整合都能为学校带来新的竞争力，能全面提升信息系统的各种功能。按照文中所述的综合评测方法，通过计算和处理获得的一种高校新型信息系统建设评价体系及指标权重如表1所示。已建设成功的一个高校信息系统的拓扑图如图2所示。

图2 一个高校信息系统建设和整合后的拓扑图

5 结束语

高校新型信息系统新项目的建设和整合是基于不同系统上的工程，是一项复杂而长期的工作，既要切实可行，又要充分融合，凝练内涵，形成自己学校的特色。通过对高校新型信息系统建设的有效评价，进一步优化网络结构和基础设施建设，提高网络运行质量，满足师生对新型校园信息化服务的需要。因此文中对基于云技术组建新一代数字化校园，新建与整合各种云技术资源，建立智能校园、智慧校园提出了要求，并且重点讨论了一套由可行性评价、经济效益评价、技术质量评价所构建的高校新型信息系统综合评测体系，通过独立因子分析法对其进行定量分析。最后，通过一个应用案例表明文中所述方法具有科学性和可操作性。

当然，作为新项目的参与者，应从多方考虑，全面权衡分析，根据高校自身状况，量时量力地分阶段完成，确保新项目每一阶段的建设都能为本校教学、科研、管理和校园生活的发展带来新的动力。

表1 一种高校新型信息系统建设评价体系及指标权重

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Research on New Type Information System Construction Project and Comprehensive Evaluation System for Universities

CHENG Yu-han

(Informatization Construction and Management Office,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China)

With the advent of the big data era,information system construction for colleges and universities faces new development opportunities and challenge.A project is presented that based on cloud technology to form a new generation of digital campus,and it can integrate new cloud resources,building intelligence campus and wisdom campus.On the basis of practice,it sums up a set of the new comprehensive evaluation system for university information system constructed by feasibility evaluation,economic evaluation,and technical quality evaluation.The independent factor analysis method is used to analyze quantitively in detail,which provides a systematic,intuitive,and specific analysis result,to ensure that every stage of the construction of information system can bring new competitive power of colleges and universities.Finally,an application case is given.The results show this method is scientific and convenient,which provides a set of feasible evaluation scheme for the university information system.

information system；evaluation system；independent factor analysis;cloud technology

2015-03-20

2015-06-23

时间：2016-05-05

国家自然科学基金资助项目(61271334 )；南京邮电大学教研基金(JG03313JX63，JG02611JX07)

成雨含(1984-)，女，硕士，助理研究员，研究方向为网络设计与管理、动画设计。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160505.0814.022.html

G43.0

A

1673-629X(2016)05-0156-06

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.05.034