（电气工程专业论文）基于uml的电力企业业务建模.pdf

浙江夫学坝i 学位论文 摘要 我国的电力信息化建设，目前正处于一个新的发展时期，为r 建立一个高效的、 企业级的信息系统，茸先需要对企业的业务进行深刻的理解。采用业务建模的策略， 可以很好地帮助理解、分析企业业务，是进行企业信息系统建设的坚实基础。 本文讨论了如何运用u 札工具来建立电力企业业务模型，主要内容为：应用i j m l 及相关建模过程和。i ：具，以电力生产为核心，以i e c 6 1 9 6 8 的国际标准为依据，从业务 目标、业务过程和规则、企业资源和组织等儿个方面，讨论了业务模型的建立方法和策 略。 关键词： u m l 业务建模信息系统 i e c 6 1 9 6 8 第2 负 浙江人学硕f ：学位论文 a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fe l e c t r i c p o w e ri n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r ei nc h i n ah a se n t e r e da n e w p h a s e s i ti sn e c e s s a r yt om a s t e rh o w t h ee n t e r p r i s eb u s i n e s sw o r k st ob u i l da ne f f i c i e n t i n f o r m a t i o ns y s t e ma te n t e r p r i s el e v e l b u s i n e s sm o d e l i n gf a c i l i t a t eu su n d e r s t a n d i n ga n d a n a l y z i n g t h e e n t e r p r i s eb u s i n e s s ，i t c a nm a k eab a s i c p r e p a r a t i o n f o r b u i l d i n g a l l i n f o r m a t i o ns y s t e m t h i sp a p e rf o c u s e s0 nh o wt ou s eu m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) t oe s t a b l i s ht h e b u s i n e s sm o d e lo fa ne l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e f i r s t l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e sh o wt ou s i n g u m la n du m lt o o l st od e f i n eab u s i n e s sm o d e lo fe l e c t r i c p o w e re n t e r p r i s e t h e n ，t h i s p a p e rd e t a i l e dd i s c u s s e st h es t r a t e g ya n dm e t h o da b o u tt h eb u s i n e s sm o d e l i n gi nb u s i n e s s p u r p o s e ，b u s i n e s sp r o c e s s ，b u s i n e s sr u l ea n d b u s i n e s sr e s o u r c eb a s e do nl e e 619 6 8 k e y w o r d s ：u m l b u s i n e s sm o d e l i n gi n f o r m a t i o ns y s t e mt e e 6 1 9 6 8 第3 页 浙江人学硕士学位论文 第一章引 1 1 、选题的背景和意义 口 电力行业是信息化起步较甲的行业，早期，随着计算机技术的发展，电力生产在自动化 方面得到广泛应用。进入9 0 年代，电力行业进行了大规模的m i s 系统应用开发，但是由于 电力企业纵向对口管理的特点，各职能部门各自为政，缺乏必要的横向协调，习惯于只根据 自身部门的需求，开发功能单一、开放性较差的专用系统，经过几十年的积累，往往使个 人型电力公司内同时运行着成百上千的计算机信息系统。这些不同的系统功能各异，开发二r 典不同，结构也存在很大著异，而最大的问题就是数据的不可兼容，最终形成了数量众多的 “信息孤岛”。这种情况给企业领导的经营和决策造成了很大的混乱，不能给企业决策提供 有效的支持。而真正管理先进的信息系统，应该在统一业务系统的基础上，各功能系统界定 合理，具有统一规范的数据接口，系统集成良好，能为企业的经营管理提供有效的决策依据。 根据信息化发展的米歇( m i s c h e ) 模型理论，电力行业的信息化目前正处在以单个的m i s 系统建设为主的增长阶段向以系统集成为核心的成熟阶段的转化时期。为了推进电力企业的 信息化进程，各地区县局供电企业迫切需要建立面向整个企业的管理信息系统。为此，进行 供电企业业务建模成为必不可少的重要环节。 本人参与浙江省电力公司的“县供电局生产管理信息系统的业务建模”研究课题，该 课题由浙江省电力公司农电处、科信处、浙江大学电气工程学院和衢州电力局联合进行。通 过本次课题的研究学习，本人对业务建模在信息系统建设中的作用有了深切的体会，对u m l 的运用有了一定的认识。 1 2 、本文的目标和内容 统建模语言u i l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是近年来在软件1 j 程领域取得的具 有重夫意义的成果之。u m i 。统一了b o o c h 、o m t 和o o s e 等方法中的基本概念，吸取了面向 对象技术领域中其他流派的长处，其中也包括非0 0 方法的影响。u m l 以面向对象、可视化 的方式来描述任何类型的系统，具有很宽的鹿诩领域，u m l 一经提出，就得到业界的广泛支 第7 页 新江人学硕，学位论文 持，并已被o b g 组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 采纳为业界标准，成为了信息技术的国 际标准。 曰前国内对1 3 m l 的应用研究还在初级阶段。本文试图通过对供电企业业务建模的分析， 研究u m l 语言和r u p ( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ) 建模方法在电力企业业务建模工作中的 应用前景。 本文的内容主要分为如下儿章： 第一章：引言。简述本文的选题背景与意义，并介绍本文的研究目标与内容。 第一：章：企业业务建模综述。介绍业务建模的基本内容和方法，以及业务建模的 意义。 第三章：u m l 语言和r u p 简介。介绍面向对象的统一建模语言( u m l ) 的基本内容， 着重介绍与业务建模相关的建模方法和特点。并说明采用u m l 一 具进行业务建模的 优势。 第四章：供电企业目标模型。介绍进行企业业务目标建模的各种手段，以及针对 电力企业的行业特点所应采取的目标实施策略。 第五章：供电企业业务过程模型。介绍业务过程建模的基本内容，基于u m l 进行 业务过程建模的描述，介绍电力供电企业业务过程特点，及相应的建模手段、策略。 同时介绍了供电企业的业务规则描述。介绍业务规则在u m l 中的表现方式，针对供电 企业，业务规则的收集方法。 第六章：供电企业组织模型。介绍企业组织机构的架构方法以及供电企业的组织 体系。 第七章：供电企业的资源模型。描述电力企业资源的构成特点，重点介绍电力企 业的设备资源的建模策略。 第八章：总结与展望。 第8 页 浙江 学硕士学位论文 第二章：企业业务建模综述 2 - 1 、业务建模的目的和意义 “没有模型就无法描述，无法描述就无法理解，无法理解就无法控制! ，业务模型是对 企业业务如何发挥机能的抽象描述，是对复杂现实的简化观察。所谓业务建模( b u s i n e s s m o d e l i n g ) 是一个复杂的过程，在r u p 的词汇表中将其解释为： “包含您可用来对业务进 行可视化建模的所有建模方法。这些是您可用于执行业务工程的方法的子集”。从定义中可 以看出，它是一种建模方法的集合。所有对业务活动进行描述的方法都可以成为业务建模。 业务建模的内容一般包括对业务流程建模，对业务组织建模，改进业务流程，领域建模等方 面。 随着中国市场化进程的不断推进，电力行业这个计划经济时代的摄后堡垒，也开始了迈 向市场的步伐。随着厂网分开的完成，电力企业将越来越多地面向市场，电力企业作为一个 公共事业行业，除了受政府、法律的更多约束外，将把追求效益作为越来越重要的目标。在 个激烈竞争的市场环境中，企业如何提高服务效率，降低生产成本，是每个企业需要不断 思考的问题，为了在竞争中保持优势，企业不仅需要考虑其周边环境的变化因素( 竞争对手、 供应商、客户、合作伙伴等) ，同时需要内部管理的效益问题。在当今这个以网络为核心的 信息时代，企业豹信息系统在企业管理中扮演着越来越重要的角色，它不仅是企业业务扩 张的一一个支持系统，而且影响着企业的决策。同时，市场及政策等环境因素的变化的复杂性 和多变性，迫使企业需要经常评估他们的信息系统的效率、正确性和灵活性。企业信息系统 的建立是基于对企业业务需求的理解，要使企业的信息系统很好地为企业的管理服务，首先， 需要对企业业务的深刻理解，建立一个有效的业务模型，是现阶段企业信息化的一个非常重 要的内容。 企业业务模型是对业务现实的一个简化的视图描述，它通过合理的简化、抽象，使你忽 略不必要的细节，雨关注一个或几个重要的方面。好的业务模型不仅有助于业务相关人员之 间的讨论，帮助形成共识，达成致的理解；而且是其他各种相关模型建立的基础( 诸如各 种信息系统的建设模型) 。 一个业务模型是对业务功能的抽象，不同的人由于对业务目标、愿景的关注程度和方面 有差别，所考虑的因素侧重面不同，所建立的模型也不是完全一样的，企业的业务模型是提 第9 页 浙江大学硕士学位论文 供一个简单化、理想化的企业业务视图，使人们能在此基础上明确界定信息系统的需求。 企业业务模型就像是一个管理企业业务的计划方案，它可以作为业务决策、资源优化管 理、预测分析的基础，业务模型虽不能解决所有的问题，但是是解决问题的一个好的手段和 方法。 业务模型是目标驱动的，对同一个业务内容，为了不同的应用目的所建立的模型可以有 很大的不同，如为建立企业信息系统而建立业务模型，需要考虑的不仅是业务内部的活动， 还要考虑业务活动的周边环境，需要一个合适的完整的业务模型以便于作为建立信息系统的 基础。而为帮助更好地理解业务，可以建一个相对简单的模型；如果是为改进业务过程而建 模，可能需要一个更精细的业务模型。需要记住，建立业务模型是为目标服务的，过分关注 模型本身是无意义的。 2 2 、业务建模在信息系统建设中的地位 以往，信息系统的开发都是基于部门功能的，只是为了解决某一部门的信息化需 求。所以这种方式建立的信息系统是针对特定的功能区域( f u n c t i o na r e a ) 的，在系 统的建设中，往往忽略业务建模的工作。随着企业的发展，会发现企业需要变化以适 应市场变化、业务需要发展，丽这时，原有的一系列应用系统却成了企业发展的拦路 虎，这使得企业不得不回到手工的时代。 针对这种情况，解决的方法就是从企业整体业务建横入手，而不是从较低层次( 部 门级或以下) 入手，将业务建模纳入信息系统工程的迭代周期内，并将之看作一个关 键的环节。在业务建模中，通过对企业的整体业务分析，对企业业务进行适当的切割， 选取稳定的业务架构，分析出企业的业务实体( b u s i n e s se n t i t y 企业中微小不可分 的事物，抽象或具体的，如帐户、契约等，又被称为b u s i n e s so b j e c t ) ，以此为基础， 组装出组件( c o m p o n e n t ) ，落实到相应的三层结构，建立针对特定功能区域的应用系 统。以这样的流程做出来的企业应用系统，不论规模是部门级的，还是企业级的，都 有扩展的余地。以组什为基础的软件三层构架，也能够较好的配合企业的业务变化而 变化( 相应变化的代价较小) 。 在以往的软件一i ：程开发中，往往把业务需求的分析调查排除在系统的迭代周期之 外，由于对业务需求把握的偏差或业务需求本身的变化不能反映到后序的系统开发中， 第1 0 页 浙江大学颂二e 学位论文 从而成为软件： 程失败的重要原因。 一“、 业务模型 刀一7 、 7 系统分析 、 ( _ 二厂、 一、， 系统配置 、r 一| 系统设计 系统测试系统开发 图2 1 业务模型在工程迭代循环咀外 由于企业的信息系统建设一般周期较长，中途会有各种业务需求的变化，更合理 的方法应把业务建模过程纳入整个信息系统建设的迭代周期内，这样能使信息系统真 正适应企业的业务需求变化。 ，一一、j 一一7 。；j i 孟、。 ( = = ：二：) 一之：二) 、，一、 图2 2 业务模型在工程迭代循环以内 通过对企业的业务建模，不仅有助于建立支持业务的信息系统，而且可以： 使企业业务可视化，便于更好地统一对业务目标、企业资源、业务规则、业务流程 第l l 页 浙江大学硕士学位论文 的认识； 评估企业及其信息系统的需要； 有助于业务再造( r e e n g i n e e rab u s i n e s s ) ： 改进业务流程( t oi m p r o v eab u s i n e s sp r o c e s s ) ： 业务流程自动化( t oa u t o m a t eab u s i n e s sp r o c e s s ) 企业业务流程的培训。 2 3 、信息系统建设中的建模方法 在信息系统开发的不同阶段，需建立不同的模型，采用不同的建模方法。信息系统的建 模方法通常可以分为：面向过程的建模、砸向数据的建模、面向信息的建模、面向决策的建 模和面向对象的建模五种。 面向过程的建模方法是把过程看作系统模型的基本部分，数据是随着过程而产生的。最 有影响的面向过程的设计方法是y o u r d o n 设计法。 面向数据的建模方法把模型的输入输出看成是最为重要的，因此，首先定义的是数据结 构，而过程模块楚从数据结构中导出的，即功能跟随数据。最有影响的面向数据的设计方法 是j a c k s o n 设计法。 面向信息的建模方法与面向数据建模方法的区别就是信息和数据的区别。信息和数据都 是信息系统中摄基本的术语，数据是指记载下来的事实，是客观实体属性的值，而信息是构 成一定含义的一组数据。面向信息建模方法是从整个系统的逻辑数据模型开始的，通过一个 全局信息需求视图来说明系统中所有基本数据实体及其相互关系，然后，在此基础上逐步构 造整个模型。信息模型记录系统运作所需的信息实体，如：人员，地点，事物，观念等，为 分析现行系统提供信息的图形化表示。 面向决策支持的建模方法中，模型由数据库、模型库和各自的管理系统组成。决策支持 系统模型需要反映的问题是系统的决策制订原则和机理、系统的组织机构和人员配置。比较 成熟的决策支持系统建模方法有p e t r i 网和g r a i 法。 面向对象的分析方法是利用面向对象的信息建模概念，如实体、关系、属性等，同时运 j 封装、继承、多态等机制来构造模拟现实系统的方法。传统的结构化设计方法的基本点是 面向过程，系统被分解成若干个过程。而面向对象的方法是采用构造模型的观点，在系统的 第1 2 页 浙江大学硕士学位论文 开发过程中，各个步骤的共同的目标是建造一个问题域的模型。在面向对象的设计中，初始 元素是对象，然后将具有共同特征的对象归纳成类，组织类之间的等级关系，构造类库。在 应用时，在类库中选择相应的类。 面向对象技术与其他技术相比较，更直观、易丁理解，对系统的描述更全面，面向对象 的模型与实际的业务有很好的对应，符合人们的思维习惯，是目前最流行的分析技术之一。 2 4 、业务建模活动的内容 在企业信息系统的建设中，业务建模活动处于最开始的阶段，根据r u p 的理论，将业 务建模时期的活动内容描述为如图2 - 3 的活动。 在建模初期对业务的现状进行评估，规划出业务建模的总体目标范围： 然后对现行业务情况进行描述说明，根据现行业务模型的分析，抽取出主要的业务过程： 根据业务建模的目标进行业务流程改造以及业务流程的实现设计，根据流程的设计要 求，进行业务角色和职责的改进，在此活动过程中，要注意关注流程自动化的内容，这是最 能发挥计算机优势的部分。 在业务建模中，有可能需要对业务相关的领域进行概念性建模，以明确业务领域的某些 关键概念，达成共识。 在业务建模的活动中，业务流程是最主要的建模内容，通过对业务流程的分析，抽象出 业务活动的最本质的元模型对象，描述出这些元模型对象的主要属性和行为，就是业务建模 活动的根本任务。 第1 3 页 浙江人学硕士学位论文 2 5 、业务建模的原则 图2 - 3 面向对象的业务建模活动 业务建模是软件j 二程的第一阶段，进行业务建模，不能事无巨细地描述业务的每个细节， 应抓住业务的关键和本质，把精力放在核心内容，力求模型反映业务的本质特征。 原则l ：业务建模是技术无关的，应采用业务术语描述模型。 业务建模是现代信息系统工程建设的最初始的阶段( 即需求获取阶段) ，在需求阶段讨 论技术是没有任何意义的，那只会让你的注意力分散，技术的实现细节是在后面的分析、设 计阶段才霞要考虑的事情。而在业务建模阶段。不但要保证需求的技术无关性，还要保证你 的需求不要深入细节。在业务建模阶段，最重要的事情就是要了解业务的全貌，要尽量采用 业务术语描述模型，从业务使用者的角度理解业务模型。 原则2 ：业务代表才是业务建模的主力。 第1 4 员 浙江大学硕士学位论文 职责不清，是业务建模失败的主要原因之一。一个理想的业务建模队伍应由领队、业务 代表、业务重组人员、业务建模和分析人员、管理者代表共同组成。 领队：既要有业务知识，又要有建模知识，负责小组成员之间的协调平 i 讨论： 业务代表：机构内需要建模部门内的人员代表，他们应熟悉目前的业务工作流程， 包括存在的问题和这些工作流程的益处，他们应能从高层次详细地了解他们的工作 流程和组织机构。 业务流程重组人员：熟悉目前业务流程，能判断和找出工作效率问题并提出解决问 题的方案。他们最好有参加过业务流程重组项目的经历，好问不好战，善于与人沟 通，具有将问题分解成管理工作的能力。当开展业务流程重组工作时才需要该角色。 业务建模和流程分析人员：该角色与业务流程重组人员类似，具有了解业务流程， 良好的与人沟通能力和业务流程分析技术。 管理者代表：具有决定业务建模范围的权利，能帮助小组成员从管理角度理解业务 流程。 业务代表往往都是领域专家，对自己的工作有很深的认识，可是由于对软件开发的不了 解，业务代表往往表达不清，甚至表达不出自己的需求，激发和重视他们的意愿才能真正掌 握业务需求，在业务建模的活动中，业务代表才应是活动的主角，业务建模和分析人员是辅 助和引导者。 原则3 ：明确业务范围，建立项目涉众的共同愿景是业务建模的前提。 在业务建模开始时，不论是项目涉众还是建模分析人员，对项目的任务、范围都是模糊 不清的。为了有效地把握建模的进程，有必要在项目开始之前，在项目涉众中竖立一个共同 的愿景。项目该做什么，不该做什么，需要在一开始就有明确的定义。对于项目范围内的需 求，一个也不要放过，而项目之外的，一个也不要去关心。 原则4 ：建模会议是进行业务建模的重要手段。 建模会议是业务建模最重要的手段。只要组织得好，它是一种相当有效的沟通 ( c o m m u n i c a t i o n ) 手段。建模会议是一种大范围的会议，换句话说，所有的相关人员都应 该参加会议。因为在业务建模时期，主要的目的就是建立对系统的高阶需求，这就要求众多 项目涉众的共同参与，以保证需求的广泛性。所以，建模会议的规模是相当大的。各方各面 的人都应该参加或是派代表参加建模会议。只有通过会议讨论，听取各方面项目涉众者的意 见和要求，业务模型才能反映业务的实际本质。 第1 5 页 浙江大学硕士学位论文 2 6 、企业业务的元模型描述 业务建模就是要通过建模活动，从业务系统中抽象出能够描述业务系统本质的业务 对象、事件、过程、约束规则等要素。在业务建模时，为完整描述业务系统，可从业务 模型四个基本方面( 资源、过程、目标、规则) 入手描述企业的业务特性。 l 、资源：由人、事物、信息、产品组成并按一定的结构进行组织，相互之间存 在一定的关系，并在业务过程中被应用、消耗、转变等，它们可分为实物资源、 抽象的资源、信息资源。 2 、过程：业务中进行的一组活动，这些活动改变了资源的状态。 3 、目标：业务活动要达到的目的。目标可以分解成子目标并将它们分配到业务 的各个部分，例如分配到业务过程或业务对象上。目标可以用期望达到的资源 状态来表示。 4 、规则：对业务一些方丽约束的陈述。规则对业务应该如何运行、资源应该如 何被组织及建立何种关系进行管理。规则可以来自子外部强制性的规定( 例如法 律、法规) ，或为了完成业务目标在企业内部制定。 图2 - 4 描述了业务元模型的构成： 企业的业务过程代表一系列的业务活动，其活动的目标是为达到业务目标。 业务目标的实现受到许多业务难题的阻碍，有些业务目标可以表示为业务规则 业务目标表达了企业资源应处于的理想状态。 业务过程耍受到业务规则的控制、管理，业务过程可以通过业务事件相互作用 业务过程中会消耗、改变、生成企业资源。 业务规则可以被应用到企业资源中。 所有这些对象都是自包容，可以根据需要进行分解。 第1 6 页 浙江_ 人学碗j 二学位论义 图2 _ 4 企业业务元模型描述 第1 7 页 浙江人学硕：上学位沦文 第三章：u m l 语言和r u p 简介 3 _ 1 、u m l 语言介绍 u m l 即统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) ，是一种通用的可视化建模语言，适 用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，是一 种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。u m l 包括概念的语义， 表示法和说明，提供了对静态、动态、系统环境及组织结构的描述能力。 u m l 可以描述一个系统的静态结构和动态行为。u m l 将系统描述为一些离散的相互作用 的对象并最终为外部用户提供一定功能的模型结构。静态结构定义了系统中重要对象的属性 和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定义了对象的时间特性和对象为完成目标而 相互进行通信的机制。 用u m l 表示的模型便于不同知识背景的客户、系统分析员、开发设计员的交流，也利于 产品的推广。u m l 已经成为事实上的工业标准，在全世界得到广泛的应用和支持。 3 2u m l 的发展历史 1 9 9 4 年，在r a t i o n a l 软件公司工作的r u m b a u 曲与b o o e h 开始合并o m t 和b o o c h 方法 中使用的概念，于1 9 9 5 年提出了第个建议版本。此后j a c o b s o n 也加入一同工作。他 们共同致力于设计统一建模语言。三位最优秀的面向对象方法学的创始人共同合作，于1 9 9 7 年1 月将u m l1 0 版提交给o m g 组织作为软件建模语言标准化的候选，1 9 9 7 年1 1 月7 日， u m l1 0 正式被o m g 采纳为业界标准。1 9 9 8 年，o m g 的修订组织r t f 发布了u m l l 3 版本， 目前u m l 语言已经发展到2 0 版，并作了很多改进。 3 3 、u m l 的基本内容 u m l 由视图( v i e w s ) 、图( d i a g r a m s ) 、模型元素( m o d e le l e m e n t s ) 和通用s k 铝l j ( g e n e r a l m e c h a n i s m ) 等几个部分构成。 视图( v i e w s ) 用来表示被建模系统的各个方面( 从不同的目的出发建立，为系统建立 多个模型，这些模型都反映同一个系统，且具有一至性) 。视图由多个图( d i a g r a m s ) 构成， 第1 8 页 浙江大学硕士学位论文 它不是一个图片( g r a p h ) ，而是在某一个抽象层上，对系统的抽象表示。如果要为系统建立 一个完整的模型图，只需定义一定数量的视图，每个视图表示系统的一个特殊的方面就可以 了。另外，视图还可以把建模语言和系统开发时选择的方法或规程连接起来。 图( d i a g r a m s ) 由各种图片( g r a p h ) 构成爿j 来描述一个视幽的内容。u m l 定义了9 种不同的图的类型把它们有机地结合起来就可以描述系统的所有视图。 这9 种标准图分别是： l 、用例图( u s e - c a s e d i a g r a m ) ：描述用例与用倒之间的关系，从用户角度描述系 统功能，并指出各功能的操作者。 2 、类图( c l a s sd i a g r a m ) ：描述系统中类的静态结构。 3 、对象f i l ( o b j e c td i a g r a m ) ：是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。 4 、包围( p a c k a g ed i a g r a m ) ：包是um l 模型中一般的层次组织单元，它们可以被用 来进行存储、访问控制、配置管理和构造可重用模型部件库。 5 、状态图( s t a t ec h a r td i a g r a m ) ：描述类的对象所有可能的状态以及事件发生 时状态的转移条件。 6 、活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) ：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。 7 、顺序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) ：显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间 消息发送的顺序。 8 、协作图( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) ：描述对象间的协作关系，显示对象间的动 态合作关系。 9 、实现视图( i m p l e m e n t a t i o nv i e w ) ：为了可重用性和可操作性的目的， uml 使 用两种视图米表示实现单元：实现视图和部署视图。 模型元素( m o d e le l e m e n t s ) 代表面向对象中的类、对象、消息和关系等概念，是构成图 的最基本的常用概念。一个模型元素可以用在多个不同的图中，无论怎样使用，它总是具有 相同的含义和相同的符号表示。元模型为u m l 的所有元素在语法和语义上提供了简单、 一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一致，消除了因人而异的最佳表 达方法所造成的影响。 通用机$ 1 j ( g e n e r a lm e c h a n i s m ) 用于表示其他信息，比如注释、模型元素的语义等。另外， 它还提供扩展机制，使u m l 语言能够适应特殊的应用方法。 当采用面向对象技术对系统进行建模分析时，u m l 用于对系统进行描述的方法可归 第1 9 页 浙江大学硕士学位论文 纳为静态和动态两类模型。用例图、类图( 包含包图) 、对象图等五个图形是u m l 用来 描述系统对象之间的静态关系的，称之为u m l 的静态建模机制。活动图、状态图、顺 序图和合作图四个图形足u m l 用来描述系统对象动态行为的，称之为u m i 。的动态建模 机制。 3 4 、u m l 的静态建模机制 3 4 1 、用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) u m l 使用用例图来描述系统各种功能模块及其关系。用例视图是被称为参与者的外部 用户所能观察到的系统功能的模型图。用例是系统中的一个功能单元，可以被描述为参与者 与系统之间的一次交互作用。用例模型的用途是列出系统中的用例( u s ec a s e ) 和参与者 ( a c t o r ) ，并显示哪个参与者参与了哪个用例的执行。 用例( u s ec a s e ) ：从本质上讲，一个用例是用户与系统之间的一次典型交互作用。在 u m l 中，用例表示为一个椭圆。国3 - 1 显示了一个金融贸易系统的用例图。其中，“风险分 析”，“交易估价”，“进行交易”，“设置边界”，“超越边界的交易”，“评价贸易”， “更新帐目”等都是用例的实例。概括地说，用例有阻下特点： 用例捕获某些用户可见的需求，实现一个具体的用户目标。 用例由执行者激活，并提供确切的值给执行者。 用例可大可小，但它必须是对一个具体的用户目标实现的完整描述。 第2 0 页 浙江大学硕十学位论文 厂一一j ，一 ，一一。、i ；二。i 未 ，、- 、 ，一+ 7设定边界 ；。二。 1 ，一1 。：金、。 ，：= ：f “趔2 一，一、记账系统贸易经理 ，一7 7 风睑评估。；i 弊。、一) ，7，一、三三缈啪8 “嘉；i 二 关二二一一一毒、。 营销人员 ( 二= | 二) 一一。一一一一，文 进行估价兰j 玉n 。n d ， 售货员 r 一一、 图3 - 1 金融贸易系统用例 执行者( a c t o r ) ：执行者是指用户在系统中所扮演的角色。其图形化的表示是一个小人。图 3 - 1 中有四个执行者：贸易经理、营销人员、售货员和记帐系统。在处理执行者时，应考虑其 作用，而不是人或工作名称，这一点是很重要的。 图3 - 1 中，不带箭头的线段将执行者与用例连接到一起，表示两者之间交换信息，称之为 通信联系。执行者触发用例，并与用例进行信息交换。单个执行者可与多个用例联系：反过来， 一个用例可与多个执行者联系。对同一个用例而言，不同执行者有着不同的作用：他们可以从 用例中取值，也可以参与到用例中。 包含和扩展( i n c l u d ea n de x t e n d ) 关系： 图3 - 1 中除了包含执行者与用例之间的连接外，还有另外两种类型的连接用以表示用 例之间的包含和扩展关系。包含和扩展是两种不同形式的继承关系。 当一个用例与另一个用例相似，但所做的动作多一些，就可以用到扩展( e x t e n d ) 关系。 例如图3 1 中将常规的动作放在”进行交易”用例中，而将非常规的动作放置于”超越边界的 交易”用例中，这便是扩展关系的实质。 当有一人块相似的动作存在于几个用例，又不想重复描述该动作时，就可以用到包含关 系( i n c l u d e ) 。例如，现实中风险分析和交易估价都需要评价贸易，为此可单独定义个刷 例，即”评价贸易”，而”风险分析”和”交易估价”用例将使用它。 第2 i 页 浙江大学硕士学位论文 请注意扩展与包含之间的相似点和不同点。它们两个都意味着从几个用例中抽取那些公 熟的行为并放入一个单独用例中，而这个用例被其他几个用倒使用或扩展。但包含和扩展的 目的是不同的。 用例模型主要用于获取系统的需求，通过用例模型来描述系统涉众人员对系统的期望、 要求，通过用例图可很好地对系统的功能进行组织。 3 4 2 、类和对象圈( c l a s s o b j e c td i a g r a m ) 类( c l a s s ) 、对象( 0 b j e c t ) $ 1 它们之间的关联是面向对象技术中最基本的元素。对下一 个想要描述的系统，其类模型和对象模型揭示了系统的结构。在u m l 中，类和对象模型分别由 类图和对象图表示。类图技术是面向对象方法的核心。图3 - 2 显示了一个金融保险系统的类 图。 图3 - 2 保险业务的对象描述 类图：类图( c l a s sd i a g r a m ) 描述类和类之间的静态关系。与数据模型不同，它不仅显 示了信息的结构，同时还描述了系统的行为。类图是定义其它图的基础。在类图的基础上， 状态图、合作幽等进一步描述了系统其他方面的特性。 第2 2 页 浙江大学硕士学位论文 所谓类( c l a s s ) 是对“类具有相同特征的对象的描述。建立粪模型时，应尽量与应用领域 的概念保持一致，以使模型更符合客观事实，易修改、易理解和易交流。类图描述了类和类之 问的静态关系。定义了类之后，就可以定义类之间的各种关系了。 关联关系：关联( a s s o c i a t i o n ) 表示两个类之间存在某种语义上的联系。例如，一个人为一 家公司工作，一家公司有许多办公室。就认为人和公司、公司和办公室之间存在某种语义上 的联系。 关联的方向：关联可以有方向，在u m l 中，只在一个方向上存在导航表示的关联，称作单 向关联( u n i d i r e c t i o n a la s s o c i a t i o n ) ，在两个方向上都有导航表示的关联，称作双向关 联( b i d i r e c t i o n a la s s o c i a t i o n ) 。 关联的命名：既然关联可以是双向的，最复杂的命名方法是每个方向上给出一个名字，这 样的关联有两个名字。( 见图3 - 2 中最上部的”属于”签定”关联) 。为关联命名有几种方法， 其原则是该命名是否有助于理解该模型。 角色：关联两头的类以某种角色参与关联。如图3 - 3 中，”公司”以”雇主的角色，”人” 以”雇员”的角色参与的”工作合同”关联。”雇主”和”雇员”称为角色名。角色还具有多重性 ( m u l t i p l i c i t y ) ，表示可以有多少个对象参与该关联。在图3 - 3 中，雇主( 公司) 可以雇佣( 签 工作合同) 多个雇员，：雇员只能与一家雇主签定工作合同。 关联类 图3 - 3 关联的角色 一个关联可能要记录一些信息，可以引入一个关联类来记录。图3 - 4 是在图3 3 的基础 上引入了关联类。关联类通过一根虚线与关联连接。图3 - 4 是实现上述目标的另外一种方法， 就是使雇用关系成为一个正式的类。 第2 3 页 翟 竺 竺，习 浙江大学硕士学位论文 广虿百1 雇主 _ j1 + 雇唰员工 0 圈3 4 关联类 聚集和组成关系： 聚集( a g g r e g a t i o n ) 是一种特殊形式的关联。聚集表示类之间的关系是整体与部分的关 系。另一种情况是整体拥有各部分，部分与整体共存，如整体不存在了，部分也会随之消失， 这称为组成( c o m p o s i t i o n ) 。在u m l 中，聚集表示为空心菱形，组成表示为实心菱形。 继承关系： 人们将具有共同特性的元素抽象成类别，并通过增加其内涵而进一步分类。继承 ( g e n e r a l i z a t i o n ) 定义了一般元素和特殊元素之间的分类关系。在u m l 中，继承表示为一头 为空。5 , - - 角形的连线。 依赖关系： 有两个元素x 、y ，如果修改元素x 的定义可能会引起对另一个元素y 的定义的修改，则称 元素y 依赖( d e p e n d e n c y ) 于元素x 。在类中，依赖由各种原因引起，如：一个类向另一个类发 消息：一个类是另一个类的数据成员：一个类是另一个类的某个操作参数。如果一个类的界面 改变，它发出的任何消息可能不再合法。 约束： 在u m l 中，可以用约束( c o n s t r a i n t ) 表示规则。约束是放在括号” ) 。中的一个表达式，表示 一个永真的逻辑陈述。 对象图：u m l 中对象图与类图具有相同的表示形式。对象图可毗看作是类图的一个实例。 对象是类的实例：对象之间的链( l i n k ) 是类之间的关联的实例。对象与类的图形表示相似。 第2 4 页 浙江大学硕士学位论文 3 4 3 、包图( p a c k a g ed i a g r a m ) 一个最古老的软件方法问题是：怎样将大系统拆分成小系统。解决这个问题的一个思路 是将许多类集合成一个更高层次的单位，形成一个高内聚、低耦合的类的集合。这个思路被 松散地应用到许多对象技术中。u m l 中这种分组机制叫包( p a c k a g e ) 。 3 5 、u m l 的动态建模机制 3 5 1 、活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) 活动图的应用非常广泛，它既可用来描述操作( 类的方法) 的行为，也可咀描述用例和对 象内部的工作过程。活动图是由状态圈变化而来的，它们各自用于不同的目的。活动图依据 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。活动图中一个活动结束 后将立即进入f 个活动( 在状态图中状态的变迁可能需要事件的触发) 。图3 - 5 给出了一个 活动图的例子。 、_ 厂强夏裢译雨、 、- 一潦， 、l ， ? 、 ，磊薛看裘 批 图3 - 5 费用报销业务过程 第2 5 页 吾| x 逸 蠕即、 鑫 晷露 步 浙江人学硕士学位论文 活动和转移：一项操作可以描述为一系列相关的活动。活动仅有一个起始点，但可以有 多个结束点。一个活动可以顺序地跟在另一个活动之后，这是简单的顺序关系。如果在活动 图中使用一个菱形的判断标志，则可以表达条件关系，判断标志可以有多个输入和输出转移， 但在活动的运作中仅触发其中的一个输出转移。活动图对表示并发行为也很有用。在活动图 中，使用一个称为同步条的水平粗线可以将一条转移分为多个并发执行的分支，或将多个转 移合为一条转移。此时，只有输入的转移全部有效，同步条才会触发转移，进而执行后面的活 动，如图3 - 6 所示。 罐显示系统 测量泵统 图3 _ 6 带泳道和对象并发的活动图 泳道：活动图告诉你发生了什么，但没有告诉你该项活动由谁来完成。在程序设计中， 这意味着活动图没有描述出各个活动由哪个类来完成。泳道解决了这一问题。它将活动图的 逻辑描述与顺序图、合作图的责任描述结合起来。 对象：在活动图中可以出现对象。对象可以作为活动的输入或输出，对象与活动问的输 入输出关系由虚线箭头来表示。 第2 6 贞 浙江大学硕士学位论文 3 5 2 、顺序圈( s e q u e n c ed i a g r a m ) ： 顺序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) 用来描述对象之间动态的交互关系，着重体现对象间 消息传递的时间顺序。顺序图存在两个轴：水平轴表示不同的对象，垂直轴表示时间。 顺序图中的对象用一个带有垂直虚线的矩形框表示，并标有对象名和类名。垂直虚线 是对象的生命线，用于表示在某段时间内对象是存在的。对象问的通信通过在对象的 生命线问画消息来表示。消息的箭头指明消息的类型。 ，一 m 印机空闲) 、 打n 机虻1 p r ， 一一 需i i ! 】! 白寺件 。 k 图3 7 一个顺序图的例子 3 5 3 、合作图( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) 合作图用于描述相互合作的对象间的交互关系和链接关系。虽然顺序图和合作图都用来 描述对象问的交互关系，但侧重点不一样。顺序图着重体现交互的时间顺序，合作图则着重体 现交互对象闻的静态链接关系。 ( 1 ) 链接：链接用于表示对象间的备种关系，包括组成关系的链接( c o m p o s i t i o n l i n k ) 、聚集关系的链接( a g g r e g a t i o nl i n k ) 、限定关系的链接( q u a l i f i e dl i n k ) 以及 第2 7 页 浙江大学硕1 ：学位论文 导航链接( n a y i g a t i o nl i n k ) 。各种链接关系与类图中的定义相同，在链接的端点位置 可以蜢示对象的角色名和模扳信息。 ( 2 ) 消息流：在协作图的链接线上，可以用带有消息串的消息来描述对象间的交互。 消息的箭头指明消息的流动方向。消息串说明要发送的消息、消息的参数、消息的返 回值以及消息的序列号等信息。 3 5 4 、状态图( s t a t ed i a g r a m ) 3 ：打印文件 图3 - 8 合作图的例子 文件 通常为描述一个复杂对象的行为，尤其是某些跨功能用例的对象，可用状态图来描述 对象的行为。状态图是一个类对象所可能经历的所有历程的模型图。 状态：所有对象都具有状态，状态是对象执行了一系列活动的结果。当某个事件发生后， 对象的状态将发生变化。状态图中定义的状态有：初态、终态、中间状态、复合状态。其中， 初态是状态图的起始点，而终态则是状态图的终点。一个状态图只能有一个初态，而终态则可 以有多个。 转移：状态倒中状态之问带箭头的连线被称为转移。状态的变迁通常是由事件触发的， 此时应在转移上标出触发转移的事件表达式。如果转移上未标明事件，则表示在源状态的内 部活动执行完毕厨自动触发转移。 第2 8 页 浙江人学硕1 学位论文 圈3 - 9 电梯的状态图模型 楼 在对系统进行动态建模时需根据实际情况灵活地使用上述四种视图，它们各自有不同 的侧重点，分别用于不同的目的。首先，状态图可用于描述跨越多个用例的单个对象的行为， 而不适合描述多个对象问的行为合作。顺序图和合作图适合描述单个用例中几个对象的行 为。其中顺序图突出对象间交互的顺序，而合作图的布局方法能更清楚地表示出对象之间静 态的连接关系。当行为较为简单时，顺序图和合作图是最好的选择。但当行为比变复杂时， 这两个图将失去其清晰度。因此，如果想显示跨越多用例或多线程的复杂行为，可考虑使用活 动图。另外，顺序图和合作图仅适合描述对象之间的合作关系，而不适合对行为进行精确定义， 如果想描述跨越多个用例的单个对象的行为，应当使用状态图。 3 6 、r u p 统一过程管理 面对当今的越来越复杂的软件系统，其开发过程需要合理的控制、管理，尤其在设计 一些需要团队合作的大型系统时。此