ICT plán pro SPŠ ve Žďáře nad Sázavou

K výuce na odborné škole patří bezesporu výuka aplikovaných informačních technologií. Naším hlavním heslem na škole je výuka industriálního nasazení odborné a aplikované informatiky a příslušných profesních větví software pro praxi a komerční nasazení. Jedině tak je možné zaručit všem uživatelům v jednotivých oborech studia, že budou seznámení s postupy a metodami, které zcela zásadně ovlivňují rozvoj současného průmyslu u nás i ve světě. V této oblasti má dlouhodobě naše škola více jak dvacetiletou tradici oceněnou řadou referencí a projektů. VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou patří k předním pracovištím v oboru výuky jak základní, tak aplikované informatiky. Patří mezi špičkově vybavená pracoviště a získala si v uplynulých letech celou řadu ocenění v odborném tisku. Neoddělitelnou součástí výuky je přímá spolupráce školy a pedagogů s firmami u nás i v zahraničí. Problematice spojené s výukou industriální odborné informatiky navíc věnujeme redakční publikační portál DesignTech, který svou čtivostí přibližně 300 000 přístupů ročně a díky stovce přispívajících autorů směle konkurujte předním technickým webům v naší republice. DesignTech.cz je součástí rozsáhlejší podpory výuky PLM technologií v ČR, která je doplněna řadou publikačních aktivit. Významnou součástí podpory v oblasti produkčního software je program Autodesk Academia. Financování nasazení ICT technologií již dnes řadu let probíhá nejen z rozpočtu školy, ale také z prostředků desítek grantových projektů a sponzoringu.

Další využití tohoto materiálu prosím konzultujte přímo s technickou ICT podporou na adresách:

ICT koordinátor: Ing. Petr Fořt, fort@spszr.cz

Asistenti výpočetní techniky na jednotlivých pracovištích: Petra Suková, sukova@spszr.cz, (pracoviště Studentská) Ing. Jan Straka, strakajan@spszr.cz, Petr Škapa, skapa@spszr.cz (pracoviště Strojírenská)

Základní vybavení

Škola je vybavena deseti samostatnými učebnami. Síť je provozována a spravována velmi účinnou metodikou a postupy. Ty umožňují řešit veškeré software problémy zcela automaticky během několika minut. Učebny a výpočetní technika je maximálně otevřená pro práci studentů, školení a kurzy. Toto řešení získalo řadu národních a mezinárodních ocenění. K těmto učebnám patří desítky dalších počítačů v laboratořích a kabinetech. Obecně se jedná o více než 250 průběžně udržovaných pracovních stanic, několik serverů a rozsáhlé technické zázemí vystavěné převážně na IP technologii. Informační systém je dále využíván pro provoz řady podpůrných služeb, jakými je například řízení vytápění, monitoring, předpověď počasí apod. Vlastní postupy a strategie je popsána níže na této stránce.

Topologie sítě a servery

Na páteřní vedení jsou připojeny core a sekundární přepínače převážně Cisco zajišťující komunikaci pracovních stanic. Praktická dosažitelnost každého zařízení v celém datovém rozvodu na protokolu TCP/IP je v celé síti pod 1 ms. Díky dlouhodobé spolupráci s firmami Cisco, 3Com, SMC Networks bylo dosaženo precizní optimalizace paketového provozu pro sdílení multimediálních titulů a efektivní distribuce aplikací. Délka rozvodů sítě je přibližně 100 km.

Síť je provozována na standardu Microsoft Windows serverů s řadou virtuálních serverů pod Active Directory. 24 hodinový provoz je zabezpečen třemi výkonnými servery s SCSI nebo SATA RAID poli. První server je určen pro distribuci aplikací v podobě síťových multilicencí a pro účely efektivní administrace. Tento server je vybaven RAID polem SCSI/0,16TB a současně zabezpečuje provoz eLearningového řešení SQL/Moodle. Druhý server je vybaven RAID polem SATA/0,4TB a je primárně určen pro archivaci uživatelských data. Data jsou dostupná proti privátnímu loginu jak z prostředí školy, tak z domova. Třetí server je určen výhraně pro provoz externích služeb. Postupně škola minimalizuje počet HW serverů a nahrazuje je virtualizací serverů pod technologií Microsoft HyperV.

Síťová infrastruktura, cloudová řešení a síťová bezpečnost

Problematika ochrany takto rozsáhlé sítě není jednoduchá. Hlavním cílem informačního systému je dát k dispozici takové řešení, které chrání jak vlastní informační systém proti útokům z vnějšího světa, tak internet vůči případným technickým a bezpečnostním problémům uvnitř školní sítě. O celkové zabezpečení těchto úkolů se stará systém UNIX firewallů s nadřazenými funkcemi filtrování datových paketů a autorizačních proxy serverů pro jednotlivá pracoviště školy a domov mládeže. Hlavní pracoviště školy jsou propojena současně pomocí technologie 10 Gbps Ethernetu po optickém metropolitním rozvodu.

Detailní popis řešení využívaného na naší škole a hlavní integraci cloud technologií si můžete prohlédnout na výše uvedeném obrázku. Zeleně je znázorněna část interní sítě LAN s páteřním propojením na rychlosti 10 Gbps. Červeně je zobrazena technologická část zabezpečení sítě pomocí DMZ UNIX řešení a modře jsou načrtnuty externí cloud služby a služby internetové.

Uživatelské pracovní stanice

Pracovní stanice jsou konfigurovány podle výuky převážně na standardu Microsoft Windows 8.1 Professional a Windows 10 Educatoin s možností provozu virtuálních operačních systémů v odborné výuce pomocí virtualizace Hyper-V a Virtual BOX. Lze tak libovolně přizpůsobit stanice i na jiné operační systémy pro potřeby výuky odborné informatiky (např. Linux). Pracovní stanice jsou konfigurovány jako kombinace lokální instalace operačního systému a stěžejních aplikací s efektivním provozem síťových licencí software. To umožňuje u aplikací jak jejich snadnou správu, tak špičkovou odezvu. Pracovní stanice jsou udržovány efektivními nástroji pro administraci, které zaručují řešení případných software problémů bez nutnosti přímé účasti administrátora během několika minut samoobslužným způsobem. Z hlediska údržby software tak nevznikají prakticky žádné prostoje a jsou řešeny pouze fyzické opravy hardware. Za toto řešení získala v uplynulých letech škola celosvětové ocenění firmy 3Com.

Interní informační systém

Interní informační systém na škole je postupně od podzimu roku 2013 budován v souladu s nasazením produktů společnosti Microsoft pod campus licencí Enrollment for Education Solutions (EES). Součástí této licence, která je popsána detailně na našich stránkách je řada benefitů pro školu i naše studenty. Zajišťuje absolutní legalizaci nejen stovek licencí operačních systémů, aplikací, utilit a vývojových prostředí společnosti Microsoft, ale poskytuje obdobně jak je tomu u produktů společnosti Autodesk, přístup ke studentským licencím na domácí počítače. Základní komunikační systém na škole a správu uživatelských dat pak zajišťuje v rámci Enrollment for Education Solutions (EES) cloud technologie Office 365. Ten poskytuje našim uživatelům přístup k e-mailu, osobním datovým úložištím, licencím Microsoft Office pro domácí použití a databázové technologii Microsoft Sharepoint, která je postupně využívaná pro informační systém související s akreditací ISO 9001.

Multilicence software pro výuku

Software na pracovních stanicích je flexibilně instalován s ohledem na počet dostupných licencí, které jsou získávány cestou přímého nákupu, sponzorských grantů nebo národních a mezinárodních projektů. Pokud sečteme objem instalací, které jsou aktuálně k dispozici na škole jedná se o bezmála o pět tisíc licencí všeho možného odborného software s campus licencí společnosti Microsoft a s řadou benefitů pro legální nasazení software doma u studentů. Komerční hodnota využívaných produktů je více jak 100 miliónů korun.

Aplikace lze rozdělit do několika základních oblastí

• Office aplikace: Microsoft Office, Open Office
• Grafické aplikace: Corel DRAW, Adobe Photoshop
• CAD/CAE aplikace: Autodesk AutoCAD, VIZ, Inventor, REVIT, UGS NX, Eplan
• 3D vizualizace a animace: 3ds Max Design, Alias Design, Autodesk Showcase
• CAM aplikace: SurfCAM, MasterCAM
• PLM komunikace: SAP, Autodesk VAULT
• FEM aplikace: COMSOL, Nastran, Siemens NX
• Programování: Borland, Microsoft
• Automatizace: Siemens, ControlWEB
• Multimédia: Jazykové tituly, odborné tituly
• Utility: AVG, grafické prohlížeče

Produkty jsou dostupné studentům v celodenním provozu bez jakýchkoli omezení z hlediska jejich funkčnosti řádově v desítkách až stovkách licencí v celkové hodnotě několika desítek miliónů korun. K dispozici jsou dostupné aplikace pro domácí použití a studentské licence. Vlastní národní licenční modely byly vytvořeny ve spolupráci školy jako garanta modulu P-CAD národního projektu SIPVZ s dodavateli software. Dále jsou využity pro potřeby školy využívány informační systémy:

• Office 365 jako interní cloudový systém
• Www stránky školy jako projekt vytvářený studenty ve výuce s využitím dostupných internetových pramenů společností Autodesk.cz, Siemens.com, Microsoft.cz, Elpan.cz. Na www stránkách jsou využity autorské fotografie a ilustrativní fotografie města Brna ze zdroje Profimedia.

Možnost získání odborného software bezplatně na naší škole

Součástí edukačního modelu software využívaného na naší škole je možnost získat zcela bezplatně po dobu studia na naší škole několik desítek odborných aplikací v hodnotě několika miliónů korun a využívat tak software zcela legálně pro nekomerční činnost na svých domácích počítačích. Přehled všech odborných aplikací najdete na stránkách společnosti Autodesk.

Dostupnost Internetu ve škole a na internátě a provozní desatero

Internet je poskytován současně studentům na přilehlých místech internátu v celodenním provozu. Přípojky na Internet jsou dostupné prakticky ve všech pokojích. Školní síť je připojena do Internetu přes flexibilní uzel. Základním stavebním kamenem je NAT překladač s integrovanou autorizovanou proxy cache a dynamickým řízením datového toku. Datové připojení je tak efektivně optimalizováno pro všechny pracovní stanice a nehrozí tak „ucpání“ datového toku. V současné době přechází škola na připojení do Internetu pomocí krajské páteřní sítě ROWANET (součást sítě CESNET).

Desatero pro připojení internetu na domově mládeže

• Připojení internetu na domově mládeže je k dispozici všem ubytovaným proti poplatku za počítač a internet. Všichni studenti jsou připojeni do jedné privátní sítě, která je připojena na centrální přípojný bod školy pomocí NAT překladače chráněného firewallem.
• Uživatelské připojení počítače je realizováno metalickým vedením kategorie 6a a 5e se standardní RJ-45 zásuvkou z centrálního NAT překladače automatickým DHCP pro přidělování IP adres. Ruční přidělování adres není z důvodu eliminace případných kolizí možné. WiFi připojení není poskytováno.
• Připojovat lze pouze zařízení splňující síťové standardy s CE certifikací.
• Rozbočení na více počítačů je možné pouze při dodržení základních topologických pravidel. Pro rozbočení zásuvky na více počítačů lze použít zásadně pouze přepínače (SWITCHe). Nesmí být použito jakékoliv zařízení obsahující interní DHCP server (WiFi router, NAT překladač) nebo kolizní systém domény (rozbočovač – HUB). Takovéto zařízení musí být ze sítě neprodleně odstraněno. Zařízení a propojovací kabely nejsou poskytovány. Doporučujeme konzultaci zařízení se správcem sítě před jeho připojením, v opačném případě může dojít k zhroucení celého automaticky adresovaného segmentu sítě a znemožnění příjmu internetu všem uživatelům.
• Je přísně zakázáno používání sekundárních WiFi routerů pro šíření bezdrátového internetu. Každý počítač by měl mít aktivován pro svou ochranu lokální firewall.
• Adresy jsou přidělovány automaticky pomocí DHCP. Na PC musí být nastavena pouze automatická detekce IP adres. Použití sekundárních DHCP je nepřípustné a způsobí blokaci celého segmentu sítě. Žádné jiné nastavení vám nebude korektně fungovat.
• Studentům jsou k dispozici veškeré služby stejně jak tomu je na škole. To znamená http, https ftp, ftps, icq, skype, pop3. Služby typu peer to peer sítí a torrent sítí jsou centrálně zakázány.
• Distribuce internetu je k dispozici 24 hodin denně se službou QOS, která upravuje datový tok a rychlost podle požadavku klientů.
• Studenti jsou povinni dodržovat na internátě základní pravidla slušného chování na internetu a neobtěžovat svou činností jiné uživatele. Jsou přísně zakázány jakékoliv nelegální aktivity v oblasti šíření software. Při případném zjištění problémů bude klient ihned na dobu neurčitou odpojen a vyvozen odpovídající postih.
• Veškeré problémy je možné hlásit zástupci, případně ICT koordinátorovi petr.fort@centrum.cz.

Další publikační portály a eLearning

Výuka na škole je podpořena řadou dalších informačních portálů, které se věnují převážně odborné problematice. Jejich autory jsou vyučující z naší školy, kteří se snaží touto cestou oslovit širší laickou i odbornou veřejnost. Často tyto portály rozšiřují publikační činnost jednotlivých autorů z naší školy. V případě vytváření vlastního výukového obsahu a jeho zveřejňování na Internetu doporučujeme předem prostudovat specifika Autorského zákona pro oblast vzdělávání. Detailní komentář k příslušným statím Autorského zákona najdete například na stránkách Masarykovi Univerzity.

Nekomerční projekty pro výukové účely

Tyto projekty jsou vytvářeny výhradně jako neziskové vzdělávací projekty v rámci výuky počítačové grafiky. Použitá dokumentace je vytvářena výhradně za výukovými účely.

• DesignTech.cz - informační portál vytvářený ing. Petrem Fořtem se specializací na průmyslové informační technologie a oblast PLM a BIM technologií. Součástí tohoto portálu je rekonstruovaný dlouholetý projekt DesignTech. Portál svým obsahem navazuje na více než 750 000 učebnic prodaných v letech 1994 až 2013 v oblasti CA a PLM technologií. Tyto učebnice byly vytvořeny autory z naší školy a jsou součástí vzdělávání, výuky i praxe v ČR. Portál DesignEdu.cz učebnice doplňuje aktuálními informacemi a spojuje výuku s průmyslovou praxí. Je určen pro všeobecnou publikaci příspěvků od vyučujících, studentů a pro publikaci zkušeností z praxe. Dlouholetý projekt DesignTech je svou čitelností přes 10 000 přístupů měsíčně historicky jedním z nejsledovanějších technických serverů v ČR. Za tyto aktivity obdržel v roce 2003 a 2004 celosvětové ocenění eLearning AWARDS TOP 100 jako jediný na území ČR. 
• www.spszr.cz - www stránky naší školy.
• Metrology.webnode.cz - publikační projekt ing. Petra Zahrádky, který se zabývá problematikou metrologie a kontroly a měření. Zabývá se také problematikou CAQ technologií.
• Stránky věnované strojírenství - stránky ing. Miloše Blažíčka věnované problematice strojírenství a CAE technologií.
• Stránky Rudy Voráčka - stránky Ing. Rudolfa Voráčka věnované problematice termovizi a výuce.
• eLearning server školy - tento server je vytvořen na LMS řešení Moodle a je provozován pouze v interní podobě ve škole.

Komerční projekty

Tyto projekty jsou vytvářeny ve spolupráci s komerčními firmami na území České republiky.

• www.autodesk.com - centrální portál splečnosti Autodesk s celosvětovou edukační komunitou s více jak sedmi miliony učivatel, kde je možné registrovat bezmála čtyřicet špičkových software 2D/3D aplikací pro projektování, design a multimédia pro výuku a domácí použití studenty.
• www.AutodeskClub.cz - publikační portál společnosti TechData a.s. na kterém najdete několik tisíc odborných článků z oblasti PLM a BIM technologií včetně řady informací o výuce na naší škole. Tento portál má také svůj maďarský ekvivalent.
• www.cad.cz - prestižní a v současné době jediný velký časopis o PLM a BIM technologiích se kterým velmi rádi spolupracujeme na společných článcích o výuce moderních postupů navrhování na naší škole. Více informací najdete v referencích.

IT vybavení učeben a laboratoří

Technické vybavení učeben a jeho konfiguraci uvádíme pouze jako orientační, protože je dynamicky měněno podle aktuálního stavu a požadavků na systém. V současné době jsou standardem na škole počítače postavené výhradně na platformě Intel (CPU a značková deska) o frekvenci minimálně 3 GHz a velikosti operační paměti minimálně 4GB. Pracoviště jsou vybavena 24" až 27“ LCD monitory. Součástí každé učebny je učitelské PC a dataprojektor. Pro tisk se používá centrálních ČB nebo CMYK laserových tiskáren HP. Dostupnost výpočetní techniky pro studenty a vyučující Učebny jsou vytěžovány v době výuky prakticky na 90%. Jedna učebna je záměrně uvolněna s drobnými výjimkami pro samostudium. V odpoledních hodinách je organizována výuka a samostudium na učebnách formou dozorovaných kroužků s provozem do 21.00 hodin (v případě internátu). V této době je studentům k dispozici prakticky veškeré software vybavení pro realizaci domácích úkolů a samostudium. Pro přímou podporu výuky, publikační činnost a zajištění úzké spolupráce s praxí je dále dostupný samostatný publikační portál a e-Learningové řešení. Za tyto projekty, navazující úzce na rozsáhlou publikační činnost, získala škola v uplynulých letech několik národních a celosvětových ocenění.

Principy administrace informačního systému a software na učebnách

Software je na učebnách průběžně udržován, aktualizován a instalován více jak 25 let technologií centrální administrace. Základní myšlenka centrální administrace vznikla v roce 1994 při řadě školení našich kolegů v technické praxi především na CAD aplikace, kdy bylo nutné udržovat ve firmách poměrně náročný software a přímá instalace odborného software byla velmi náročná a hlavně extrémně nákladná. Navíc není žádným tajemstvím, že o technickou podporu aplikací využívaných ve výuce na naší škole se na území republiky často stará jeden, dva lidi a často je nutné se obrátit s dotazy přímo na výrobce software za oceán. Z ladění různých technických a software fajnovostí se pak stává docela pěkná detektivka, kdy po celém světě hledáte někoho kdo konkrétní problematice opravdu rozumí. Nastavení hardware a software tak, aby vždy pracoval v souladu s našimi představami, je opravdu oříškem a desítky špičkových produkčních aplikací na naších pracovních stanicích vyžadují zacházení v pomyslných systémáckých rukavičkách. Hlavním cílem těchto strategií je schopnost udržovat stovky extrémně náročně instalovaných počítačů jak se říká na knoflík. Hlavním cílem je především totální minimalizace nákladů nutných pro instalace odborného software, ladění technologických problémů a zabezpečení při zachování maximální otevřenosti pro výuku specializací svázaných s ICT jako takovými a školení. Minimalizují se tak také nákupy produktů třetích stran, které jsou navíc často nekompatibilní s nejnovější řadou operačních systémů a navíc musí být zakoupeny v poměrně nákladné multilicenci. Strategie se soustředí do několika základních oblastí:

• Strategie dlouhodobého plánování rozvoje ICT v institucích, firmách a organizacích využívajících pro primární produkci technický software. Projekt se soustředí především na industriálně orientovaný software v oblasti předvýrobních etap z oblasti PLM a BIM software. Právě v této oblasti jsou využívány ICT technologie v té nejvýkonnější míře a je spojena s řadou technických problémů a kompatibilit.
• Metodika ovládnutí životního cyklu informačního systému s ohledem na udržitelný rozvoj. Postupy při sjednocování platforem, postupů a technologií. Součástí této etapy jsou také instrukce pro nákup certifikovaného vybavení, benchmarkování, cloudové technologie a využití optimalizačních postupů s cílem vyššího zybezpečení dat. S tím jsou spojeny strategie sjednocení platformy a vysoká integrace se základními administračními funkčnostmi Microsoft Windows jako takového. Díky tomu vlastní administrační nástroje vykazují při zachování funkčnosti hardware a sítě prakticky 100% funkčnost bez výpadků.
• Strategie financování ICT technologií jako celku. Tato oblast je opravdovým oříškem v oblasti technického software. Proto by neměli být pojmy jako je maintenance nebo subscription cizí. V aktivitách dlouhodbé strategie financování samozřejmě v nekomerčním sektoru hrají významou roli grantové projekty a projekty realizované v rámci spolupráce s komerčním sektorem.
• Minimalizace nákladů na údržbu výpočetní techniky.

Hlavním heslem ICT na naší škole je maximální využití industriálního odborného software pro praxi a technickou tvůrčí práci. Jednoduše řešeno technika a technologie musí sloužit často globálním a rozsáhlým týmům techniků a ne jim být překážkou. Jedná se také o zcela dominantní strategii výuky ICT na naší škole, která vychází z dvacetileté tradice prozvoje ICT v souladu s požadavky technické praxe. Toto prostředí je zcela diferenčně odlišné od klasických instalací kancelářských aplikací v běžném kancelářském použití. 

Díky použité metodice technologie administrace lze provádět na škole zcela hladké přechody na celé sady nových software bez stresu a zbytečných odstávek učeben. Je možné přejít například z plně instalovaných stanic pod Windows 10 na stanice připravené pro Windows 11 apod. Vše je samozřejmě poddajné také kvalitě využívaného hardware pracovních stanic, sítě, a využívaným multicenčním modelům aplikací a operačních systémů. Strategie nasazení ICT ve spojení s průmyslovým software na naší škole byla oceněna například celosvětovým oceněním e-Learning AWARDS TOP 100 před několika lety.