（计算机应用技术专业论文）钢管储运信息系统研究与开发.pdf

摘要 论文题目：钢管储运信息系统研究与开发 学科专业；计算机应用技术 研究生：王瑞林 签名：互鲢 指导教师：李军怀副教授 签名：辑 摘要 随着信息技术、数据库技术、人工智能技术、网络通信技术等相关技术的迅速发展， 信息系统取得了长足的进展，同时也不断地在其应用广度和深度上加以完善和更新，成为 许多企业经营管理中不可缺少的现代化支持工具。企业管理信息系统( m i s ) 是近年来在 计算机领域中发展及应用最为迅速的几项新技术之一，其目的是支持企业的高层决策、中 层控制和基层运作，以提高企业的生产效率、效益和竞争力。 本文首先对企业信息系统的开发理论与方法、u m l 与面向对象建模技术、工作流技 术和管理信息系统的结构模型进行了分析和研究。在此基础上，综合c s 、b s 模型的优 点，提出一个基于a g e n t 的信息系统实现模型，可以较好的解决信息查询响应较慢的问题。 然后，针对某钢管储运公司信息管理的具体需求，采用l r m l 语言和面向对象分析与设计 方法，进行了需求分析、系统分析与设计，最后在w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 操作系统下，采 用d e l p h i2 0 0 5 作为前台开发工具、s q l s e r v e r 2 0 0 0 作为后台数据库对该系统进行了详细 设计和开发。整个系统又分为两个子系统：原料子系统和成品子系统，原料子系统包括原 料验收管理、原料倒运管理、原料投料管理、原料退料管理以及原料报表管理；成品子系 统包括成品入库管理、成品倒运管理、成品发货管理、成品退货管理以及成品报表的管理。 同时，建立原料和成品之间的对应关系，详细记录运输、生产、存放等各环节的信息，实 现了原料到成品过程的跟踪管理。系统满足公司内部的业务要求，实现了信息共享、细化 管理的目标，提高了公司的信息化水平。 关键词：信息系统；查询优化；工作流；u m l a b s t r a c t t i t l e ：t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t l 0 n s y s t e mf o rs t e e lp i p es t o r ea n dt r a n s p o r t a t i o n m a i o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e ：r u i l i nw a n g s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f j u n h u a il i a b s t r a c t s g n a t u r e = 巫丛唑9 s i g n a t u r e ：盈纽) w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nd a t a b a s ct e c h n o l o g y , a r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e t e c h n o l o g ya n di n t e r n e tt e c h n o l o g y , i n f o r m a t i o ns y s t e mh a sm a d eg r e a tp r o g r e s s ，a n da tt h e s a m et i m ei t sa p p l i c a t i o nh a si n c r e a s i n g l yd e v e l o p e di nb o t ht h ew i d t ha n dd e p t h w h i c hh a s b e c o m ea ni n d i s p e n s a b l em o d e ms u p p o r tt o o lf o rm a n ye n t e r p r i s e sm a n a g e m e n t a st h e m o d e me n t e r p r i s e i ti sc s s e n t i a lt ob u i l daf l e x i b l ee x t e n d e da n dm a i n t a i n e dm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do ni n t c m e t i n t r a n e t , w h i c hc a nh e l pe n t e r p r i s e s a d a p tt ov a r i o u s m a r k e t i n ge n v i r o n m e n t a n dp r o m o t et h e d e v e l o p m e n to ft h ee n t e r p r i s e s e n t e r p r i s e m a n a g e m e n ti n f o r i l l a t i o ns y s t e mi so n eo ft h en e wt e c h n o l o g i e sw h i c hd e v e l o pr a p i d l yi n c o m p u t e rs c i e n c ef i e l d ；i t sp u r p o s ei s t os u p p o r tt h ed e c i s i o n so ft o p l e v e l ，c o n t r o l so f m i d d l e l e v e la n dt h es k e l e t o no p e r a t i o n ，w h i c hc a ni m p r o v et h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , p r o f i l e a n dc o m p e t i t i o n s t h et h e s i s a n a l y s e sa n dr e s e a r c h e sd e v e l o p m e n tt h e o r ya n dm e t h o d so fe n t e r p r i s e i i l f o r m a t i o ns y s t e m u m la n do b j e c t o r i e n t e d m o d e l i n gt e c h n o l o g y , s t r u c t u r em o d e lo f m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ma n dw o r kf l o wt e c h n o l o g y w ep r o v i d eo n ei n f o r m a t i o n s y s t e mm o d e lb a s e do na g e n ti n t e g r a t i n gm e r i t so fc sa n db sm o d e lw h i c hc a ns o l v et h e p r o b l e mo fl o ws p e e dq u e r yi n f o r m a t i o n t h e nw ed or e q u i r e m e n t sa n a l y s i s ，s y s t e ma n a l y s i s a n dd e s i g nu s i n gu m la n do b j e c t - o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g na i m e da ts p e c i f i cn e e d so fa p i p e s t o r ea n dt r a n s p o r t a t i o nc o m p a n y f i n a l l yw em a k ead e t a i l e dd e s i g nu n d e rw i n d o w ss e r v e r 2 0 0 3o p e r a t i n gs y s t e m ，d e l p h i2 0 0 5a sp r o s p e c t so f d e v e l o p m e n tt o o l s ，s q ls e v c e t2 0 0 0a st h e d a t a b a s es y s t e m t h ee n t i r es y s t e mi sd i v i d e di n t ot w os u b s y s t e m s ：r a wm a t e r i a l ss u b s y s t e m a n d p r o d u c t ss u b s y s t e m t h ef i r s ts u b s y s t e mi n c l u d e sa c c e p t a n c eo f r a wm a t e r i a l sm a n a g e m e n t ， t r a n s p o r t a t i o no fr a wm a t e r i a l sm a l l a g e m e n t ，u s eo fr a wm a t e r i a l sm a n a g e m e n ta n dr e t u r no f l a wm a t e r i a l s t h es e c o n di n c l u d e sd e p o s i t i n go fp r o d u c t s ，t r a n s p o r t i n go fp r o d u c t s ，c o n s i g n i n g o fp r o d u c t sa n dr e t u r no fp r o d u c t s m e a n w h i l e ，t h es y s t e me s t a b l i s h e st h ec o = e s p o n d e n c e b e t w e e nr a wm a t e r i a l sa n dp r o d u c t s ，r e c o r d sd e t a i l i n f o r m a t i o ni nt r a n s p o r t a t i o n p r o d u c i n ga n d s t o r i n gp r o c e s s e s 。r e a l i z e st h et r a c k i n gm a n a g e m e n tf r o mm a t e r i a l st op r o d u c t s t h es y s t e m m e e t st h eb u s i n e s sn e e d so ft h ec o m p a n y ，a n dr c a l i z e st h es h a r i n go fi n f o l i n a t i o n ，d e t a i l e d m a n a g e m e n to b j e c t i v e s ；g r e a t l ye n h a n c e st h ec o m p a n y sl e v e lo f i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t k e y w o r d s ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ；q u e r yo p t i m i z a t i o n ；w o r k f l o w ；u m l 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：逊车仁萨月知日 学位论文使用授权声明 本人五鱼生扯在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：盆诹导师签名孽麴! 一卅年月列日 概述 1 概述 1 1 论文研究的背景和意义 在当今社会，经济信息化和全球一体化尤为显著，特别是我国加入w t o 后，激烈的市 场竞争要求现代企业根据市场情况的变化迅速作出反应，企业各个环节的管理对企业来说 尤为重要。企业的库存管理、仓库之间货物的转移以及最后数据的汇总是一项非常复杂的 工作，经常涉及到许多人为的因素。传统的库存管理受人的主观意识的影响，使得操作不 太规范。在传统的人工统计中，往往统计数据不一致，同一企业中统计数据上报缓慢，数 据保密性能差，管理人员从手工制作或者各部门单独打印的各种报表中获得信息，这种信 息共享方式效率低、时效性差，严重影响企业的正常运转，常常会导致管理人员决策失误。 因此，利用先进的计算机技术、智能技术、数据库技术及网络技术，对生产现场进行管理 并实现各部门之间信息的快速其享，协助各部门有效地利用信息，开发高效率的企业生产 管理信息系统已成为必然。 某钢管厂储运公司是该厂的一个重要部门，它管理企业内部所有原料和成品的收发 存。储运公司根据合同验收原料，然后运送至各分厂并进行投料生产，还对各分厂生产的 半成品进行运送和存放，最后把符合合同要求的成品运送到合同方。在工作流程中，由于 每卷原料或者每根成品都可能会经过多个部门，各个部门内部的劳动量和产量是公司考核 业绩的主要依据，同时也是公司高层领导最为关心的信息。储运公司的报表就是这些信息 的载体，它们多为各类信息的年累计、月累计和日累计，信息的来源时间跨度比较大，因 此要耗费大量的人力，即便如此也不能准确及时的上报数据。以往都是手工方式来实现， 实效性差，出错率高。储运公司是钢管厂与客户进行合同结算的重要部门，该部门的数据 影响着公司的利益。如果结合计算机协助处理，能大大提高报表的准确性和及时性，使领 导能及时掌握整体情况，为下一步的决策打下基础。 根据钢管厂的实际情况，开发钢管储运信息系统，对储运公司内部的各个环节进行细 化管理，为量化考核以及报表准确及时的上报作好准备，将极大的提高工作效率，因此对 于公司来说具有重大意义。 1 2 管理信息系统的发展和现状 1 2 1 企业信息化的概念 企业信息化是指企业利用计算机技术、网络技术等一系列现代信息技术，引进现代管 理理念，对不适应市场和企业战略要求的经营方式、组织结构、管理流程等进行全面而深 l 西安理工大学硕士学位论文 刻的变革，通过企业市场、研发、生产、财务、管理和服务的全面信息化，达到降低成本、 提高效率等目的，实质是为了提高企业竞争力而进行的更高层次上的管理重组。 信息化革命正在打破并重组现存的国际经济秩序和结构，并促使其由物质型向信息型 经济转变。并且随着经济的全球化趋势，如果没有信息化，企业的改造、重构、工业化的 进程就会怠慢，企业的生存和发展就会成为大闯题。目前来讲，先行一步的企业常会成为 赢家，而那些不能及时做出应对的企业，即使幸免被淘汰，也只能被挤到低增长的经营领 域中分得残羹冷炙。 企业信息化包括销售、生产、服务等方面内容，其本质上是企业管理的信息化，是企 业将融合世界先进管理思想的信息技术进一步应用于管理，提高管理效率和效益。企业管 理的信息化在某种意义上意味着企业的全面信息化。企业信息化不仅提高了企业的工作效 率，而且也促进了企业管理模式的变革。它的实施，使传统组织结构从“金字塔”型向扁 平化、非集中管理方向发展，其显著结果是管理效率更高，组织更富有创造性，运作成本 大大降低，企业的核心竞争能力更强。 1 2 2 管理信息系统的发展 我国企业m i s 的应用可以追溯到7 0 年代中期，主要是以单机操作为主进行单项业务 的数据处理辅助管理为主。7 0 年代末到8 0 年代中期许多企业都建立了诸如人事、工资、 库存、生产调度、计划等管理子系统。8 0 年代中后期尤其是进入9 0 年代以后，随着系统 集成和网络技术的发展，国内一些大中型企业纷纷把过去独立存在的子系统集成起来，形 成统一的管理信息系统，较好地解决了信息“孤岛”问题。目前，我国m i s 在制造业、 商业、金融保险业、交通运输业、贸易、服务业已经有了相当的普及率。其中包括国有企 业、三资企业、乡镇企业和民营企业，以及各级政府管理部门等，企业规模有大有小。这 些企业中许多企业在财务、人事、库存等单项管理中取得成效，正在向全企业的m i s 发 展。一些企业己经初具规模并在完善中，其中先进企业在向计算机集成制造c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 迈进。 我国企业m i s 建设取得了很大的成就但也存在一些问题。 ( i ) m i s 开发中模仿人工流程，致使m i s 系统仅仅完成过去人工繁琐劳动的一部 分，没有体现出现代化的管理方法，对企业改革难以起到推动作用。 ( 2 ) 领导层对m i s 的作用和意义缺乏共识，同时m i s 开发周期长，企业内的技术 力量不足，导致系统难以完善和维护。 ( 3 ) m i s 的开发应用仅限于业务层工作，很少涉及预测、决策和优化方面的工作， 导致m i s 的效益发挥的不够。 国外先进企业的管理信息系统绝大部分都采用了现代信息技术的最新成就，己经普遍 采用的有图形用户界面技术( g u i ) 、s q l 结构化查询语言、关系数据库管理系统 2 概述 ( r d b m s ) 、面向对象( o o ) 技术、计算机辅助软件工程、c s 、b s 和分布式数据库管 理系统( d d b m s ) 等技术，还实现了更为开放的不同平台相互操作，并采用适应于网络 技术的编程软件，加强用户自定义的灵活性和配置性功能。这样，使信息有了一个生成、 发布、搜索、利用、再创造的循环机制1 2 1 同时，融合w e b 、h t m l 超文本信息链、图 文图像结合的多媒体开放文档体系结构、交互式对象和全文检索等各项新技术，为大规模 内部及外部信息的组织、发布、处理提供了更有力的手段，进一步为企业管理决策提供有 效可靠的信息依据，让企业的信息资源充分实现其价值，使企业能够在竞争中立于不败之 地。 1 2 3 我国企业信息化的现状 用信息化带动工业化是我国2 l 世纪的一项重大战略举措。信息化是由计算机与互联 网生产工具的革命所引起的工业经济转向信息经济的一种社会经济过程。它包括信息技术 的产业化、传统产业的信息化、基础设施的信息化、生活方式的信息化等内容。我国要把 发达国家近2 0 0 年内完成的实现工业化进而进入信息化社会的过程压缩到今后几十年内 完成，必须发挥后发优势，实现跨越式发展。 随着我国正式加入w t o ，如何提高企业竞争力已经成了各方关注的焦点。很多企业 都已经认识到，选择信息化是提高效率、增强核心竞争力的必由之路。据中国企业联合会 最新统计，5 2 的企业已经在实践中探索和应用信息化手段提升其管理和业务水平，还有 3 0 的企业表示在未来一年内将启动自己的信息化项目；目前6 6 的信息化项目集中在 e r p 和财务应用上；有7 4 - - 8 6 准备投入e r p 、营销管理、人力资源、客户服务和生产 制造等信息化应用。 对于信息( i n f o r m a t i o n ) 一词，有不同的解释。信息与数据不同，数据一般指客观事 物的属性值，可以是数字、文字、语言、声音、图像等形式，这些可被看作是信息的原材 料。信息是有一定含义的数据，是经过提炼、筛选、分析和处理的数据，信息和数据是原 料和结果的关系，来自数据又揭示了数据的性质和内涵。信息是对决策有价值的认识，也 是一种资源，是人们在经济和社会活动中对其他各种资源进行有效管理的工具t 3 。 管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是指进行信息的收集、传送、储存、 利用和维护的集成化人机信息系统，利用数据库及其管理系统，把数据处理与经济管理模 式结合起来，利用过去的数据实现预测、控制、管理及决策等功能，为一个组织的作业、 管理和决策职能提供信息支持，实现全面的科学管理。简单地说，管理信息系统是由人和 计算机设备或其他信息处理手段组成并用于管理信息的系统。m i s 是一个不断发展的新 型学科，并且m i s 的定义也随着计算机技术和通讯技术的进步在不断更新。 企业管理信息系统就是指运用现代化的管理思想和方法，采用电子计算机，对企业管 理、决策工作中的信息进行收集、存储、加工、分析用以辅助企业从日常的业务处理转变 西安理工大学硕士学位论文 到决策方案的制定和优选等工作上来，同时跟踪、监督、控制、调节整个管理过程的人一 机系统，是某一企业或组织单位在管理中使用计算机的全局信息管理系统。企业内部是一 个运行有序的有机体，在企业外部受到许多环境因素的影响和制约。建立企业m i s 系统， 就是用系统工程的观点和方法，综合分析研究管理信息的内在规律，获得准确、快速、全 面的信息处理，充分利用信息资源的价值，为提高企业经济效益和管理水平服务。m i s 系统应该具有以下特征：经过总体规划，为企业整体目标服务；有一个存放各类信息的共 享数据库；有一个覆盖企业主要管理和生产部门的计算机网络；具有面向企业决策者的综 合分析功能，为其决策起到一定的辅助作用。 纵观m i s 的发展和现状可以看到，不仅大中型企业普遍建立自己的m i s ，一些中小 型企业也不例外。尤其是近几年来i n t e r n e t 的飞速发展，企业内部网( i n t r a n e t ) 技术得到 应用，为企业m i s 提供了良好的支撑环境。我国企业的m i s 在企业信息化的浪潮中，必 将在现有的基础上迅速普及和提高。 1 3 论文主要研究内容与结构 某钢管企业信息系统包括中心数据库管理子系统、经销公司子系统、生产处子系统、 储运公司子系统、质检中心子系统、生产分厂( 一、二、三) 子系统、防腐分厂子系统、 领导查询子系统。企业信息系统主要完成企业生产经营各个环节中的数据输入、上传、审 批、管理、基本信息查询等功能，促进信息的共享应用，提高公司的信息化水平。 本文主要是在对企业信息管理系统的开发理论与方法、u m l 与面向对象建模技术、 工作流技术及管理信息系统结构模型进行分析和研究基础上，完成储运公司子系统的需求 分析、系统分析与设计、系统功能实现。 后续各章节的结构划分如下： 第二章，介绍了系统开发中所涉及的主要技术方法，并提出了一个基于a g e n t 的信息 系统结构模型； 第三章，针对储运公司所涉及的业务进行需求分析，建立业务角色、业务流程图、业 务用例图； 第四章，介绍了系统分析与设计过程，建立系统静态结构模型和动态行为模型，并进 行数据库设计； 第五章，首先介绍了系统开发环境与工具，然后以几个典型模块为例介绍了系统实现 方法，最后介绍了系统开发中所遇到的问题和解决方法； 第六章，对论文工作进行总结，提出下一步努力的方向。 4 主要技术方法 2 主要技术方法 2 1 企业信息系统开发理论与方法 管理信息系统的开发是一个复杂的系统工程，它涉及到计算机处理技术、系统理论， 组织结构、管理功能、管理知识等各方面的问题，至今没有一种统一完备的开发方法。但 是，每一种开发方法都要遵循相应的开发策略。管理信息系统开发方法主要有：结构化生 命周期法、原型法、面向对象的开发方法和计算机辅助开发方法等”1 。 a 结构化生命周期开发方法 结构化生命周期开发方法的基本思想是用系统的思想和系统工程的方法，按用户至上 的原则，结构化、模块化地自上而下对生命周期进行分析与设计。具体来说，就是先将整 个信息系统开发过程划分出若干个相对独立的阶段。在系统规划、系统分析、系统设计阶 段自顶向下地对系统进行结构划分。在系统调查或理顺管理业务时，从最顶层的管理业务 入手，逐步深入至最底层；在系统分析提出新系统方案和系统设计时，从宏观整体考虑， 先考虑系统整体的优化，然后再考虑局部的优化问题；在实施阶段，自底向上地逐步实施。 也就是组织开发人员从最底层的模块做起，然后按照系统设计的结构，将模块一个个集成 在一起进行调试，自底向上地开发整个系统。 结构化生命周期开发方法有以下特点：采用自顶向下整体性的分析与设计和自底向上 逐步实施的系统开发过程；在系统分析与设计时从整体全局考虑，实现时根据设计要求划 分一个个具体的功能模块，再自底向上逐步实现系统；严格区分工作阶段，把整个系统开 发过程划分为若干个工作阶段，每个阶段都有明确的任务和目标，便于计划和控制进度， 有条不紊地协调各方面的工作：充分预料可能发生的变化，强调系统调查和分析，强调系 统对环境的变化具有一定的适应能力；开发过程工程化，将每一步的工作都按工程标准规 范化，文档资料也标准化。 b 原型法 原型法一开始就凭借系统开发人员对用户要求的理解，在强有力的软件环境支持下， 给出一个实在的系统原型，然后与用户反复协商修改，最后形成实际系统。原型法的工作 流程如下：首先用户提出开发要求，开发人员识别归纳用户要求，根据识别归纳的结果， 构造一个原型；然后同用户一起评价此原型，对其进行修改直到用户满意为止。原型法在 系统开发过程中也得到不少应用，其应用使人们对需求有了渐进的认识，从而使系统开发 更有针对性。另外，原型法的应用充分利用了最新的软件工具，使系统开发效率大为提高。 原型法具有以下特点： ( 1 ) 原型法更多地遵循人们认识事物的规律，容易为人们接受。 ( 2 ) 原型法将模拟的手段引入系统分析的初期阶段，沟通了人们的思想，缩短了用 西安理工大学硕士学位论文 户和系统分析人员之间的距离。 ( 3 ) 原型法充分利用了最新的软件工具，使得系统的开发时间、开发费用大大减少， 效率、技术等方面都有很大的提高。 c 面向对象( 0 0 ，o b j e c to ri e n t e d ) 的系统开发方法 面向对象方法是近年来出现的一种新颖的、独特的开发方法，它的核心是对象。所谓 对象就是一些属性及专用服务的封装体，是问题空f b j 中的一些东西的抽象。每个对象都具 有一组属性和操作，其中属性用来描述对象的状态，而操作则用来描述对象的行为，并通 过操作来改变对象的状态。 面向对象方法与其它开发设计的不同之处就在于它提出了面向对象分析o o a ( o b j e c t o r i e n t e da n a l y s i s ) 方法和面向对象设计o o d ( o b j e c to r i e n t e dd e s i g n ) 方法。 面向对象分析是将问题空间分解成一些类或对象，找出这些对象的特点以及对象问的 关系。在通常的系统分析过程中系统分析员遇到的困难主要有：对问题空间的理解、对人 们之问的通信以及需求不断变化的处理。 一般的系统开发者对系统需求者的业务都不是很熟悉，属于外行，而面向对象的分析 通过抽象问题空间中的事物，将要解决的问题直接映射到模型，减少了语义差异和转换， 使对系统的理解更准确、更容易。人们之间的通信是指系统分析员与用户之间的通信。面 向对象方法是建立在人类认识方法的基础上的，将问题空间解析为对象及其属性、整体及 其部分、类属及其成员，为通信提供了种共同的法则，使通信变得更有效了。在系统开 发过程中，需求会发生不断的变化，在系统中对这种变化最不敏感的就是对象。面向对象 方法显式地捕捉数据和处理的共性，将代表共性的类和对象稳定下来，把不稳定的东西隐 藏起来，这样就在一定程度上减少了系统的复杂性，使系统变得更稳定。 面向对象设计0 0 号是o o a 酌结果的具体实现，包括人机交互、任务管理和数据管 理等。o o d 把属性和服务看作是一个内在的整体从而保持分析、设计和编程之间的内 在一致性，它运用了人们思维的普遍的组织方法来进行组织设计，使得问题空间专家、系 统分析员、设计员和程序员之间的沟通更加有效。 d 计算机辅助开发方法 2 0 世纪8 0 年代，计算机图形处理技术和程序生成技术的出现，缓和了系统开发过程 中的系统分析、系统设计和开发“瓶颈”，即主要靠图形处理技术、程序生成技术、关系 数据库技术和各类开发工具为身的c a s e ( c o m p u t e ra i d e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，计算 机辅助软件工程法) - 1 - 具代替人在信息处理领域中的重复性劳动。 c a s e 方法解决问题的基本思路是在前面所介绍的任何一种系统开发方法中，对象系 统调查后，系统开发过程中的每一步都可以在一定程度上形成对应关系的话，那么就完全 可以借助于专门研制的软件工具来实现上述一个个的系统开发过程。这些系统开发过程中 的对应关系包括：结构化方法中的业务流程分析、数据流程分析、功能模块设计、程序实 现；业务功能一览表、数据分析、指标体系、数据和过程分析、数据分布和数据库设计、 6 主要技术方法 数据库系统等等：0 0 方法中的问题抽象、属性、结构和方法定义、对象分类、确定范式、 程序实现等等。 在实际开发一个系统时，c a s e 环境的应用必须依赖于种具体的开发方法。如结构 化方法、原型法、o o 方法等。c a s e 只是一种辅助的开发方法。它主要在于帮助开发者 产生出开发过程中的各类图表、程序和说明性文档。c a s e 的出现从根本上改变了开发系 统的物质基础，主要体现在考虑问题的角度、开发过程的做法、实现系统的措施上。 综上所述，在目前流行的管理信息系统的开发方法中，只有面向对象的系统开发方法 是真正能够较全面地支持整个系统开发过程的方法。尽管其它方法有许多这样那样的优 点，但只能作为面向对象的系统开发方法在局部开发环节上的补充，暂时都还不能替代其 在系统开发过程中的主导地位，尤其是在占目前系统开发工作量最大的系统调查和系统分 析这两个重要环节。 2 2u m l 与面向对象建模技术 2 2 1 建模方法的选择 面向对象的建模方法着眼于研究现实问题，对问题空间进行自然分割，识别其中的实 体( 对象) 及其相互关系，建立问题空间的信息模型。系统分析、设计、实现人员在统一 的信息模型指导下协调一致的工作，避免了各阶段间的语义断层，系统开发的整个生命周 期中的各个阶段间没有明显的界线，融为一体，从而能够在稳定的数据框架上建立起快速 生成和灵活反映的系统结构。具体说来面向对象方法优点可描述为以下几个方面t 5 , 6 , 7 , 8 1 a 问题空间与求解空间在结构上的基本一致 面向对象方法的基本原理是按照人们习惯的思维方式建立问题域的模型，开发出尽可 能直观、自然的表现求解方法的软件系统。在设计过程中，计算机的观点是不重要的，现 实世界的模型才是最重要的，而在开发过程中，始终都在围绕着建立问题领域的对象模型 来进行。 面向对象设计方法中，对象( o b j e c t ) 和传递消息( m e s s a g ep a s s i n g ) 分别是表示事 物及事物问相互联系的概念。类( c l a s s ) 和继承( i n h e r i t a n c e ) 是适应人们一般思维方式 的描述范式。方法( m e t h o d ) 是允许作用于该类对象上的各种操作。这种“对象”、“类”、 “消息”和“方法”的基本点在于对象的封装性( e n c a p s u l a t i o n ) 和继承性。通过“封装” 能将对象的定义和对象的实现分开；通过“继承”能体现类与类的关系。在此基础上进行 的系统分析，建立起的问题模型，便可方便的以软件模块的形式构造系统所能达到求解的 转换，而实现上述原则。 b 稳定性好 面向对象方法基于构造问题领域的对象模型，是以对象为中心束构造软件系统。对象 7 西安理工大学硕士学位论文 是一个独立的模块，是类运行时的实例。而软件系统中的类是软件开发者经过多次严格测 试后的产品，具有很高的稳定性，而对象作为这些类运行的实例亦具有很好的稳定性。 c 可重用性好 面向对象方法把数据和处理数据的方法封装在对象里，对象的封装性和数据隐藏性， 使得它具有较强的独立性。如果把软件设计比作产品设计，则对象就相当于该产品的零件， 这些零件独立于产品，但人们可以用它们生产出不同的产品。同样，程序员也可以将多个 独立的对象组合在一起设计出多种不同的软件产品。由于程序设计中使用了许多以前开发 过的具有一定独立功能的模块对象，使得软件开发的工作量大大降低，提高了软件的可靠 性。 d 可维护性好 面向对象方法设计的软件系统主要由对象组成，因此，对面向对象的软件进行维护也 主要通过修改对象类来实现，例如：把一个汽车看作一个软件系统，那么这个软件系统将 由发动机、轮胎，车体等对象构成，若要对汽车进行修理，只需修理其出故障的对象即可， 由于这些对象独立于其它对象，因此在维护上容易实现。 2 2 2u m l 建模技术 随着面向对象技术的发展成熟，出现了很多的建模语言，其中最引人注目的是b o o t h 1 9 9 3 、o o s e 和o m t - 2 等，而用户很难区别这些语言之间的差别，也很难找到一种比较 适合其应用特点的语言，况且众多的建模语言也各有特色，即使这些不同的建模语言大多 类同，但仍存在某些细微的差别，这就极大地妨碍了用户之间的交流。因此在客观上，极 有必要在精心比较不同的建模语言优缺点及总结面向对象技术应用实践的基础上，根据应 用需求，统一建模语言。 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，统一建模语言) 应运而生，它就是这样一种定义 良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言、它融入了软件工程领域的新思想、新 方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的 软件开发的全过程。这种语言继承了各种面向对象和一些结构化建模语言的优点，并把它 们有机地融为一体，也代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有巨大的市场 前景，也具有重大的科研价值和经济价值t 9 | 0 a u m l 主要特点 ! u m l 已经被对象管理组织o m g 所接受，作为软件系统建模的标准的可视化建模语 言。u m l 用各种图来创建模型，它是在b o o t h 、o m t 和o o s e 三大面向对象方法学的基 础上，抽象出的模型语言，并汲取了其它面向对象开发方法和近三十年软件工程的经验和 成果。 从应用角度来看，标准建模语言u m l 的主要特点可以归结为 1 0 l 8 主要技术方法 ( i ) u m l 是一种直观化、明确化、文档化软件系统产物的通用可视化建模语言。它 捕捉了被构建系统的有关决策和理解，用来理解、设计、浏览、配置、维护以及控制系统 的信息。 ( 2 ) u m l 可以与所有的丌发方法、开发阶段、应用领域和媒介一同使用，它意图统 一过去建模技术的经验，将当前软件最佳实践合并为标准的方法。 ( 3 ) u m l 捕捉系统静态和动态行为的信息。系统建模成独立对象的集合，它们交互 以实现功能，从而最终使使用者获益，静态结构定义了对系统具有重要意义的各种对象， 以及它们之间的关系。动态行为定义了对象时间上和状态上对象间的通讯。从不同而又相 关的视角来对系统建模，允许了多角度对系统的理解。 ( 4 ) u m l 是通用性的建模语言，不是编程语言，但它可以被具有代码产生和报表生 成的交互式可视建模工具所支持，工具可以提供u m l 向各种编程语言的代码生成。以及 可以从现有的程序逆向构筑模型。 从建模角度来看，u m l 是工具和方法无关的。是面向对象开发中的一种通用、统一、 图形化模型语言。u m l 所提供的可视元素构件可以设计、表达复杂的面向对象软件的体 系结构。u m l 的建摸过程有三个基本特性：用例驱动、以体系结构为中心、迭代式的增 量开发： ( 1 ) 用例驱动：在u m l 建模中，通过用例来获取系统的所有的功能需求，驱动软 件的开发过程。同时，用例是审核和测试系统的依据，它将应用于系统开发的所有阶段。 ( 2 ) 以体系结构为中心：使用u m l 来进行系统建模，必须尽早建立一个良好的系 统体系结构，然后建立原型和进行评估，并在开发过程中不断细化，系统结构把系统划分 为多个子系统，描述各个子系统的相互关系、相互作用、通信机制以及修改原则。 ( 3 ) 迭代式的增量开发：使用u m l 建模时，不应试图一次定义出模型的所有细节， 而应分成一系列的小的迭代过程。在每次迭代中都会重复所有的开发过程，只是每次迭代 的重点不同。通过一次次的迭代，系统的功能逐步增加和完善，直到最后满足系统的需求 定义，通过系统测试为止。 b u m l 建模过程 从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先是描述需求，其次根据需求 建立系统的静态模型，以构造系统的结构，第三步是描述系统的行为。其中在第一步与第 二步中所建立的模型都是静态的。包括用例图、类图( 包图) 、组件图和配置图等四个图 形，是标准建模语言u m l 的静态建模机制。其中第三步中所建立的模型或者可以执行， 或者表示执行时的时序状态或交互关系。它包括状态图、顺序图和协作图等三个图形，是 标准建模语言u m l 的动态建模机制，因此，标准建模语言u m l 的主要内容也可以归纳 为静态建模机制和动态建模机制两大类。 从功能的角度看，u m l 采用的是种图形表示法，即它将模型中的信息用标准图形 元素直观的显示。建立模型后，所有重要信息将一目了然。例如，用户可以通过模型直观 9 西安j 里y - 大擘硕士学位论文 地看到用户与系统间的交互，分析人员可以看到系统对象间的交互，开发人员可以看到要 开发的对象和每个对象的任务，测试人员可以看到对象问的交互并根据这些交互准备测试 案例，项目管理人员可以看到整个系统各部分的交互。因此，从功能上u m l 建模系统可 分为需求模型，对象模型和体系结构模型三个子系统。如表2 - 1 所示1 1 1 , 1 2 , 1 3 , 1 4 1 表2 - 1u m l 可视化建模系统 t a b 2 - 1u m lv i s u a lm o d e l i n gs y s t e m 一鬻罴要塞薹霎二等一警黟懈型蓉筏羹篡鬟擘罗”了鬻笺嫠i 冀溺 需求模型对象模型体系结构模型 静态模型( 用例图)静态模型( 类图、对象图、包图) ；软件体系结构模型 动态模型( 活动图) 动态模型( 协作图、序列图、状硬件体系结构模型( 构件 态图)图、配置图) ( 1 ) 需求模型 需求模型包括静态模型和动态模型：静态模型在u m l 中用用例图描述系统外部的执 行者与系统提供的用例之间的某种关系；动态模型在u m l 中用活动图描述系统中各种活 动的执行顺序。 用例图( u s e c a s e d i a g r a m ) 在面向对象领域中用例这一概念已被广泛地接纳，并认 为它是第二代面向对象技术的标志。用例被定义为系统执行的一系列动作，动作执行的结 果能被指定执行者察觉到。那么从用户的角度来看，用例图就是来描述系统功能，并指出 各功能的执行者( 执行者是指用户在系统中所扮演的角色) 。用例用来获取需求，规划和 控制项目。用例的获取是需求分析阶段的主要任务之一，而且是首先要做的工作，大部分 用例将在项目的需求分析阶段产生并且随着工作的深入会发现更多的用例，这些都应及时 增添到已有的用例集中，而用例集中的每一个用例都是一个潜在的需求。 活动图是用来描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，有利于识别 并行活动。它依据对象状态的变化来捕获动作( 将要执行的工作或活动) 与动作的结果， 在一个活动结束后将立即进入下一个活动。 ( 2 ) 对象模型 对象模型也包括静态模型和动态模型：静态模型用类图、对象图及包图进行描述；动 态模型用顺序图、协作图及状态图进行描述。类图是面向对象方法的核心，是定义其它图 的基础。所谓的类是指一些具有相同属性的行为的对象。类图定义了系统中的类，描述了 类之间的联系如关联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构( 类的属性和操作) 。由于类 图描述的是一种静态关系，所以在系统的整个生命周期都是有效的。对象图是类图的一种 实例化，一个对象图就是类图的一个实例，由于对象的存在是有其生命周期的，因此对象 图只能在系统某一时间段存在。包图则将具有一些共性的类图组合在一起，以减少类之间 的依赖关系，这将有助于改进系统的结构。 顺序图用来描述几个对象之间的动态协作关系，它强调对象之间消息发送的顺序，同 时显示对象之间的交互。而顺序图中的消息可以是信号、操作调用或j a v a 中的r m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) ，当对象接收到消息后立即开始执行活动，也就是说该对象 1 0 主要技术方法 被激活了。协作图用来描述系统中对象之问的动态协作关系。虽然顺序图和协作图都用来 描述对象问的交互关系，但侧重点不一样，顺序图羞