基于云架构+微服务的高职双高计划智慧校园构建

基于云架构+微服务的高职双高计划智慧校园构建

一、促进教育管理方式的数据融合，提升管理效能教育部发布了《关于中国特色高水平职业学校和专业建设计划的意见》（以下简称“意见”），重点研究了中国特色高水平职业学校和专业建设计划（以下简称“双高计划”）的13项改革和发展任务，并将“提高信息水平”列入其中。《意见》就“提升信息化水平”提出要加快智慧校园建设，促进信息技术和智能技术深度融入教育教学和管理服务全过程，改进教学、优化管理、提升绩效。消除信息孤岛，保证信息安全，综合运用大数据、人工智能等手段推进学校管理方式变革，提升管理效能和水平。以“信息技术+”升级传统专业，及时发展数字经济催生的新兴专业教育部于2019年10月25日发布了《关于中国特色高水平高职学校和专业建设计划拟建单位的公示》同时，以上两项“转变”也契合近年来高校信息化建设的总体变革方向，高校信息化从早期的实现单类管理职能到当前开始重视改善用户体验、优化服务流程、数据辅助决策，同时推进跨系统间业务和数据深度融合的一体化平台研究。随着云技术的发展、“一站式服务”等理念的提出，特别是组件化微服务的应用，高校信息化已经从信息技术自身应用问题，转向了研究如何利用信息技术和大数据来为高校教学、科研和管理提供更便捷的应用和服务。二、工作系统建设现状福职院信息化建设经过一段时间发展，已取得了一定成就：建成福建省内高职院校首家模块化数据中心机房；实现校园网无线有线立体全覆盖；打造了可实现远程交互教学的智慧教室；不断新建核心业务系统，并融合现有业务系统数据，构建统一数据中心，初步实现数据共享与应用。但在实际的使用过程中，也发现了比较明显的滞后和瓶颈，例如信息化管理效能不足、信息化服务功能的缺失、应用界面对用户不友好、对数据价值的挖掘和使用远远不足等问题。主要的建设成效和瓶颈详述如下。（一）混合云管理平台福职院于2019年建设完成混合云一期项目，该项目主要以混合云平台为核心架构，由租赁公有云、自建专有云、VPN线路构成，利用云资源管理平台对计算和存储资源进行统一管理和按需分配。平台的主要功能有：云化部署统一管理，资源按需分配，应用敏捷上线；监控大屏实时掌握所有云资源运行情况；混合云管理软件一个界面同时管理公有云和专有云资源；发布应用云上部署，核心数据云下部署。目前公有云上发布的系统有：网站群发布服务器、网络教学资源平台；专有云上发布的系统有：网站群、学生收费系统、学工系统、固定资产管理、OA手机端、后勤保修系统等。在二期项目的规划中，将实现冗余设计、管理节点高可用，并以流程化、可运维、项目化的方式向二级学院和职校联盟成员输出云服务。（二）业务运营模式单一，缺乏流程再造在信息化建设之前，福职院传统的业务办理，均需从线下申请后到各业务部门办理，办事程序及服务流程经常会不清晰、不明确、不透明，无法对处理的业务及时评价和反馈意见，师生对各业务办理的满意度不明确也很难改进提升。福职院开展信息化建设的初始阶段，主要以信息化管理作为建设的主旨，业务部门各自为阵建立管理信息系统，并没有统一的规范和标准，使用逻辑差异大，这种模式虽然为业务的管理提供了便利，但也带来不良的用户使用体验。对于单一业务系统提供的服务，用户在办理业务查询、申报时，首先要找到对应的系统、找到适合的登陆环境（如浏览器要求等）、若没有接入统一身份认证的系统还需要找到用户名密码登陆、登陆以后需要重新学习系统的操作和流程逻辑，完全不同的界面交互逻辑和流程设定都给用户带来了很大的困扰，对于简单业务的办理或查询都费时费力。对于跨部门业务来说，目前福职院采取的策略是借助办公自动化系统（OA）实现的跨部门业务流程的网上办理，也存在不少局限和问题。对于信息化服务的总体设计来说，也有许多问题无法解决，例如用户如何查看个人的所有在校信息和历程、个人信息在不同系统中存在重复填报的问题，跨部门的业务流程怎样梳理、由谁主导的问题。（三）档案管理系统的现状目前，跨部门的业务流程的线上办理通常通过办公自动化系统（OA系统）实现，用户（主要是教师和行政教辅人员）通过电脑或者移动端登陆处理流程事项，对于流程不固定的业务（根据业务要求转发给不同执行人）有较好的应用，例如合同审核、政府招标采购申请等等，OA系统同步开放了移动端和PC端，并且移动端对外网开放，大大加快了某些行政工作流程的效率，同时也和档案管理系统对接，合同审签单生成在OA系统完成流程后直接进入档案管理系统存档，实现了初步互通。但是，OA系统也有其明显局限性，功能设计远不能满足全校信息化服务的需要，具体说明如下：首先，OA系统仅对教职工开放，没有学生账号，学生无法通过OA系统申请办理流程。在学生群体中，有大量的碎片化的跨部门信息化流程服务需求无法实现，例如遗失物品后向学校相关部门申请调取监控探头、在学证明自助办理、在校生借出户口本原页、奖学金申请、学生活动申请等等，如果此类事项可以通过流程梳理、线上线下结合的方式，将大大为学生群体提供各类便利和指引。其次，对于固定流程的业务来说，OA系统的流程设计依然需要在执行中多次返回给收发人，造成了流程无故增多，影响了业务效率。再次，OA系统更多倾向于行政公文流转，为教职工个人提供便利的信息化服务较少，目前仅有请假审批一项，大量教职工信息化服务需求无法满足。OA系统和档案系统的使用部门同为学校办公室，所以从产品的选型、功能设计和初步互通方面看，主要是满足学校办公室和其他少数行政部门的工作需求。最后，在信息化服务的业务流程中会产生大量的过程和结果数据，可通过数据治理，用于新应用的开发和学校的管理与决策；但OA系统积累的数据都是文本或表格形式的非结构化数据，此类数据仅提供档案留存，无法进一步统计分析使用，这是由OA系统产品的功能和定位而带来的缺失。三、福运高设计“双高计划”的理念：云体系结构与微服务（一）目标描述：互联互通的信息互通建设的目标根据“双高计划”建设要求和当前信息技术发展方向，推动从数字校园向智慧校园转变，这不仅需要技术的迭代，更要求方法论的革新。首先要确定高职院校信息化建设目标。综合近期的相关研究和政策指导，高等教育信息化建设的目标，从规模出发可被描述为：“利用已建设好的信息基础设施，利用大数据、物联网和人工智能技术，为高校的管理、教学、科研、生活、人才培养服务，为师生日益增长的信息化服务需求而服务，最终为全校师生提供全场景、全生命周期的智能化在线服务”结合“双高计划”对高职院校信息化建设提出的要求，福职院下一阶段信息化建设的目标可以描述为：结合云计算、大数据、物联网和人工智能技术，以用户为中心，以统一、开放、可扩展的功能架构，建设可搜索、可定制、操作简单的信息推送和服务平台，实现线上线下互联互通、高度感知和协同，服务教育教学管理和对接产业融合发展全流程。（二）数据管理决策能力建设集成多种功能引擎的统一服务云平台，是构建信息化服务的基础。该平台需承载多种业务和服务，例如扁平化的流程服务、场馆预约服务、表单信息收集服务、数据查询分析服务等，协同大数据平台、数字校园门户等功能，执行数据标准、进行数据资产的可视化管理，具备统计分析和辅助决策的能力。平台运行过程中产生的业务数据经过治理和封装，以标准服务接口方式提供数据共享。（三）部门之间的界限在统一服务云平台的基础上，构建精细化微服务，见图1。模糊各业务系统、业务部门之间的界限，从用户的需求出发，拆解业务规模，使其尽量颗粒化、精细化，以便灵活构建业务功能。要构建好的微服务，需要从用户角度出发，了解用户需求和使用习惯，解决用户痛点，建立信息化服务的思维。具体微服务建设类型如下：1.学习资源查询为学生招生、入学、离校、就业全阶段的信息化服务。学生的服务需求包括获得校务、教务资讯，获取学习资源，使用移动端实现业务查询及办理，如电费充值、查课表、查成绩、查消费、参与社团活动、勤工俭学和奖学金服务、实习就业服务、场馆预约和诊疗服务预约等。根据学生的使用习惯和实际需求，对移动端的支持是“微服务”最基本的功能之一。2.便捷扁平化的教师微服务为教师提供入职、教学、科研、离职所需要的各类服务。微服务在PC端和移动端部署，一套代码匹配多种用户端，在办理各类业务的同时，接入教学、科研、人事等数据，通过“个人信息一张表”功能审核更新教师各类信息，避免在多个平台间的信息重复填报，实现教师服务扁平化。3.提供片面质量服务和需求发布服务从用户的需求出发，提供校内公共的信息化服务。例如，为全校师生提供软件正版化服务、云打印服务、云网盘申请和开通服务；为校外企业提供发布人才需求服务、项目合作需求发布；为离校校友提供校内资源申请服务、活动报名服务等。4.实时、个性化的微服务通过智能应答系统提供实时的个性化微服务。智能问答系统是融合知识库、信息检索、机器学习、自然语言理解等技术的人机对话服务（四）系统架构和性能特性统一服务云平台+微服务架构有以下特点：1.度挖掘融合数据的价值信息孤岛的破除以物理架构上虚拟化改造为基础，深度挖掘融合数据的价值：即通过数据的“存、通、用”三个环节，不仅实现数据的统一共享，而且通过数据治理实现资源整合、功能解耦、流程重构和业务协同。2.组合的微服务设计微服务的业务设计特点是去除耦合，将闭合的系统从业务设计上解构成数个微应用，这些应用可分离可组合，根据需求轻松构建、扩展成微服务。微服务组件化的技术设计，将单独的业务单独封装，可以轻松升级或重构。3.站式服务支付支付信息化一站式服务实质就是信息化服务内容和业务流程的集成和整合，是高校管理和服务的发展趋势，也是信息化服务概念的延伸和信息化辅助校务改革和发展的具体体现一站式服务大厅根据不同用户角色的需求和权限，设计服务内容和对应的交互方式。通过统一入口，登陆一站式服务大厅，用户可以获取服务列表，并根据权限进行各类服务的申请办理或审批评价，而且通过数据服务，对相关服务数据进行查询和统计分析。一站式服务大厅搭建在统一服务云平台上，整合和管理多类服务，实现数据、用户、权限、应用、服务、流程、内容等各个方面的集成。一站式网上服务大厅为用户提供了统一、集中、规范的使用体验，为职能部门及时反馈业务在效率和合理性等方面的问题，以便进行及时优化，提升服务体验。四、执行策略（一）数据集成工具在数据交换过程中，往往会出现数据源头缺失、数据质量差、数据标准不统一、数据共享流程不畅等问题。只有经过数据治理解决上述问题，才能发挥数据资产的作用数据治理可拆解为以下实施环节：一是发布校级的基础数据管理办法和管理信息标准，建立了数据质量和数据资产管理体系，明确了数据源部门的职责与数据流转机制等问题；二是部署数据治理工具，形成一套可以落地的通用信息标准，检测学校数据标准和代码标准的执行情况，补充未执行的标准，同时与数据集成工具建立关联，以梳理学校微服务需求为起点，分析数据源的收集、数据流转情况，根据需求重新建设数据集成接口，保证数据的互联互通。在数据管理和应用方面，根据数据类型对数据进行管理和应用。根据经典分类方式，数据被分为结构化数据和非结构化数据。在数据管理中，结构化数据还应该区分基础数据和非基础数据。其中，由业务系统（数据源）产生的原始数据经过清洗、脱敏、审定后称为基础数据，建立基础数据中心；由各类流程和表单服务等得到的数据称为非基础数据，建立业务数据中心；其他的附件材料等数据作为非结构化数据。在新建微服务以及新的业务系统时，可以从基础数据中心和业务数据中心读取数据，但基础数据不可以通过新的应用修改。在微服务平台上，用户通过表单填报的数据独立于任何业务系统，直接进入业务数据中心，通过双数据中心的方式逐渐解耦原有系统，以微服务和微应用的方式根据学校业务发展需求快速更新迭代，提升应用效率。福职业院已经建立了基础数据库，已成功接入教务系统、人资系统、学工系统，并对数据进行清洗、治理，形成基础数据库，各个信息系统为基础数据库提供数据（源数据），新建应用从基础数据库获取数据。在学校网络安全与信息化领导小组的领导下，学校将逐步完善数据安全管理制度，明确组织和个人在数据管理和使用中应当承担的责任和义务，理顺基础数据的来源部门，明确责任人。（二）领导重视，落实责任考核服务事项拟定和业务流程重新简化梳理，是适应线上线下协作信息化服务的最重要一环。由于众多服务事项和业务流程可能涉及不同部门，所以组织业务流程梳理需要统一领导、集中部署。根据学校党委的工作职责，确定践行群众路线、促进机关工作作风建设、倡导服务师生员工的理念都包含其中，因而重构线上线下协同的信息化服务是重要的探索和实践，推进治校理念从管理导向转变为服务导向。因此，学校党委应成为梳理服务流程的组织和主导部门，配合纪检和效能办，全面推进服务流程梳理和优化工作，并将信息化服务情况纳入部门绩效考核。在践行群众路线的指导思想下，每个业务通过以下五个环节进行梳理和优化：（1）确定业务的主要负责部门；（2）主要负责部门描述流程或服务事项，并进行初次梳理、优化和整合；（3）将初步整合后的服务事项和流程向师生代表和部门代表征求意见；（4）结合各方的意见，对业务流程进行修改完善；（5）重复第3、4两步工作，直到获得多方认可。（三）设计方面的能力特点在技术方案的设计过程中，主要考虑以下几方面：（1）设计合理的并发及分布式部署。在未来的使用中，需要考虑大量师生同时在线使用服务平台上办理各类网上业务的场景，服务云平台需要支持大并发用户数和业务数据量，支持分布式部署。（2）充分考虑各类业务的交互需求。为确保学校的各类业务都能够在平台上顺畅运行，设计时需要充分考虑组织类型设计、汇报关系梳理、用户分类、角色定义、权限分配等方面的实现能力。（3）便于服务的修改和更新。对于未来可能会频繁出现的服务事项修改和流程变更，系统需要尽快做出调整，因此需要工作流产品进行模块化、组件化的设计。（4）简单便捷的可视化流程设计工具。让每项服务的业务人员可以理解设计规则、使用设计工具，参与到流程设计实现和后续流程修改中，可以大大提高信息化服务的质量和效率，所以需要简单清晰的可视化流程设计功能。（5）整合能力和多端部署能力。整合多种用户常见应用，包括单点登录、门户、数据库，一套代码