Использование программных агентов в электронном обучении для решения задач цепей поставок

А. Левченков
Рижский Технический Университет, Рига, Латвия
levas@latnet.lv
И. Смышляев
Учебно-консультационный центр “Ric-A”, Рига, Латвия
s.ark@apollo.lv

АННОТАЦИЯ
В последние годы бурное развитие информационных технологий открывает множество возможностей для индивидуального обучения, особенно с помощью интернета (E-learning). В то же время интерес к логистическим задачам постоянно растёт, в том числе и к решению задач цепей поставок. Данная работа демонстрирует возможность применения программных агентов для решения задач логистических цепей и генерирования практических заданий для студентов. Для достижения этой цели авторы предлагают создание и использование Программных Агентов, которые доступны в любое время и могут быть активированы на любом сервере в интернете. В статье описан практический пример системы обучения и контроля (E-ED), работающей в интернете.

Ключевые слова
программный агент, логистические цепочки, логистика.

Введение

В настоящее время очень важным для учителей и университетских преподавателей является решение проблемы управления и контроля работы студентов дневных, вечерних и заочных отделений. Острота проблемы состоит также в том, что за последние 10 лет в некоторых странах количество студентов высших учебных заведений практически удвоилось, в то время как профессорско-преподавательский состав сократился почти в два раза. В данной работе рассматривается возможность использования современных информационных технологий, которые могли бы помочь преподавателям университетов решить часть проблем, связанных с контролем индивидуальной работы студентов при разных видах обучения. Использование интернет-технологий для индивидуального обучения студентов и бизнесменов решению задач логистических цепей. Данная проблема является NP-решаемой, следовательно, имеет несколько возможных решений алгоритмического вида. Задача рассматривается по критерию оптимальности, в том числе по количеству нерешённых практических задач.

Математическая формулировка задачи

Дано множество академических часов для самостоятельной работы
H = (h1, h2, … , hk); h Î H
Множество студентов
S = (s1, s2, …, sm); s Î S
Множество учебных предметов
P = (p1, p2,…, pn); p Î P
Для каждого sÎS дано подмножество
A(s) Í H,
которое связано с возможным временем самостоятельной работы для s-студента
Для каждого учебного предмета " p Î P дано подмножество
A(p) Í H,
которое связано с “возможным” временем самостоятельной работы по p-предмету в университете.
Для каждой пары
(s, p) Î S * P
присваивается натуральное число V:
V(s,p) Î Z₀ ⁺
которое связано с “необходимым” количеством часов для самостоятельной работы студента по каждому предмету.
Задача: найти функцию (процедуру) данных f:
f : S * P * H ® {0,1}
где
f(s,p,h) = 1
означает что студент работает над предметом p в течение h часов и f(s,p,h) удовлетворяет следующим условиям:

1. f(s,p,h) = 1 при h Î A(s) Ç A(p);
2. для " h Î H и " s Î S существует такое p Î P , при f(s,p,h) = 1;
3. для " h Î H и " p Î P существует такое s Î S , при f(s,p,h) = 1;
4. для " (s,p) Î S * P существует такое М(s,p) при f)s,b,p) = 1;

1. для " (h,s) Î H*S существует такое B Í P где каждому " b Î B удовлетворяет f(s,p,h) = 1; |P| ³ 1
2. для " (h,p) Î H*P существует такое C Í S где каждому " c Î C удовлетворяет f(s,p,h) = 1; |C| ³ 1

Алгоритм процедуры решения задач

Шаг 1. Студент в своё свободное время h получает формализованную задачу по предмету P с интерфейсом wi(s) Î W, используя информационную функцию (процедуру) f _sr : если ответ от сервера Wr получен, перейти к Шагу 2.
Если нет, предлагается следующий w_i+1(s); в противном случае решения не существует.

Шаг 2. Сервер Wr принимает формализованную задачу по предмету P из базы данных Wd, используя информационную функцию (процедуру) f_sr .

Шаг 3. Сервер Wd принимает формализованную задачу по предмету P из базы данных Dp, используя информационную функцию (процедуру) f_dp .

Шаг 4. Сервер Wd посылает формализованную задачу по предмету P из базы данных Dp, используя информационную функцию (процедуру) f_pd .

Шаг 5. Сервер Wd посылает формализованную задачу по предмету P из базы данных Dp, используя информационную функцию (процедуру) f_dr

Шаг 6. Сервер Wr посылает формализованную задачу по предмету P студенту s через интерфейс wi(s) Î W, используя информационную функцию (процедуру) f_rs .

Практический пример работающей системы для Интернета (E-ED – electronic education)

Программные агенты:
R – Registration (регистрация)
D – Demonstration (пошаговая демонстрация решения задачи)
C – Control (проверка пользователем своей задачи)
T – Testing (контрольная работа)
M – Master (администрирование)

Шаг 1. Регистрация нового пользователя

Программный Агент R регистрирует новых студентов, которые не имеют имени пользователя (login name).

Рис. 1. Регистрационная форма для нового студента, выполняемая Программным Агентом R.

Шаг 2. Демонстрация процедуры решения задач

На втором шаге Программный Агент D демонстрирует процедуру решения задач логистических цепей на конкретном примере, как показано на Рис. 2.

Рис. 2. Графический пример шага 2.

Шаг 3. Проверка правильности ответа

На третьем шаге студент вводит данные в таблицу и свой ответ в предназначенные для этого поля, как показано ниже на рис.3. Программный Агент C проверяет правильность полученного студентом результата решения данной задачи.

Рис. 3. Вводные данные для Программного Агента C.

Шаг 4. Генерирование задач

На четвёртом шаге Программный Агент T предлагает студенту формализованную задачу для решения. Очень важно то, что каждый студент получает собственную задачу и может проверить правильность решения в любое время. Если результат неверный, Программный Агент T отправит такого студента на обучение Программному Агенту D. Фрагмент работы Программного Агента T показан на Рис. 4 и в Таблице 1.

Рис 4. Генерирование задач с использованием Программного Агента T.

Шаг 5. Оценка знаний

Программный Агент M проверяет количество неверных ответов, полученных от каждого студента на конкретном этапе. Это число сравнивается с максимально допустимым числом неверных ответов n, после чего решается вопрос о временной приостановке работы конкретного студента в данной системе. Программный Агент M также содержит полную информацию об успехах каждого студента, включая число неверных ответов, время, потраченное на решение задачи, IP адрес, с которых задача была получена и решена и местонахождение компьютеров, на которых выполнялись задачи, для дальнейшего анализа. Средство администрирования для учителя показано в Таблице 2 и Таблице 3 и на Рис 5.

Рис 5. Administrator Tool. Полная информация об успехах конкретного студента.

Заключение

В дополнение к уже разработанным системам данный подход позволяет добавлять новые свойства и функции, такие как:

• автоматическое генерирование новых задач или альтернатив их решения;
• полный автоматический контроль над процессом обучения (тестирования);
• индивидуальный подход к обучению с учётом разных возможностей и уровня знаний;
• быстрота оценки результатов знаний студента;

Литература

[Jonson J. et al, 2002] Jonson J., Wood D., Wardlow D., Murphy P. Contemporary Logistics. Prentice Hall. NJ. 2002.
[Phillips D., 1981] Phillips D. Fundamentals of network analysis. Prentice Hall. London. 1981.
[Russell S., Norvig P., 1995] Russell S., Norvig P. Artificial Intelligence: a modern approach. Prentice-Hall Canada, Inc., Toronto. 1995