（农业电气化与自动化专业论文）网络环境下科研项目管理与评价系统的研究与实现.pdf

摘要随着计算机与网络通信技术的飞速发展和普及应用，实施科研项目管理的信息化已经迅速成为各级项目管理部门改善管理状况、提高自身管理素质和竞争力的重要手段。伴随我国教育科研网( c e r n e t ) 的成功建立，怎样利用现有的校园网络设施，对项目实施高效的、智能的管理，已成为科研项目管理部门迫切需要解决的问题。本文在系统调研、需求分析的基础上，给出了网络环境下科研项目的全程监控管理及评价系统的设计目标、任务和原则。采用先进的面向对象技术对系统实现的全过程进行建模：在三层b s i ) 结构的基础上提出了适合本系统的四层体系结构b s d c ，并对其优点进行了分析和介绍。系统的开发遵循完整性、通用性、安全性、先进性和实用性的原则，提出了一套基于网络的、采用大型数据库开发的科研项目管理及评价信息系统的整体方案：成功的研制了从科研项目的申报、审批到项目在研、结题、鉴定管理的一整套网上监控管理信息系统：对当前常用的科研项目评价方法进行了介绍，在通过对大量的原始资料调查、统计、分析的基础上，建立起了一整套较公正、科学的科研项目评价指标体系。采用a h p 和专家咨洵相结合的方法确定出评价指标的权重；应用模糊综合评判方法进行立项评价，避免造成科研成果缺乏使用价值，减少决策的盲目性，提高科研经费的使用效率；利用先进的计算机技术建立了具有开放性和快捷性特点的计算机辅助评价系统( c a e s ) ，加快了数据的统计、计算和分析能力，最终在网络环境下实现了科研项目全程监控系统和计算机辅助评价系统的结合。本系统应用a s r n e t 技术，以v i s u a ls t u d i o n e t 为编程环境，利用c # 语言进行开发。在整个系统的开发过程中根据软件工程的原则，采用面向对象的设计思想和并行开发策略，设计完成了一个具有实际意义的网络环境下科研项目管理及评价系统，其中部分模块己被黑龙江省教育厅应用于科研项目管理的实际工作中，并取得了明显的效果。关键词：科研项目；管理信息系统：层次分析法：模糊综合评判；u m l ；a s p n e tvt h er e s e a r c ha n di d 仰l e m e n t0 fr & dp r o j e c t sm a n a g e m e n ta n de v a l u a t i o ns y s t e mb a s e d0 nn e t w o r ke n v i r o n m e n ta b s t r a c tw i t ht h eq u i c k l yd e v e l o p m e n ta n dt h ep e r v a s i v ea p p l i c a t i o no fc o m p u t e ra n d n e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , i m p l e m e n tt h ei n f o r m a t i z a t i o no fr & dp r o j e c tm a n a g e m e n th a sa l r e a d y r a p i d l yb e e nt u r n e di n t oav e r yi m p o r t a n ti n s t r u m e n tf o ra l ll e v e l sr & dp r o j e c t sm a n a g e m e n td e p a r t m e n t st oi m p r o v em a n a g e m e n ts t a t u s ，t oe n h a n c ei t s e l fm a n a g e m e n tm a k i n ga n dc o m p e t i t i v ea b i l i t y a tt h es a m et i m e ，g ow i t ht h et r i u m p h a n t l ye s t a b l i s ho fc e r n e ti nm yc o u n t r y , h o wt ou s ee x i s t i n gc a m p u sn e t w o r ke s t a b l i s h m e n t ，t oi m p l e m e n ti n t e l l e c t u a l i z e dm a n a g et or & dp r o j e c t sh a sb e e nac r yf o rr e s o l v e dp r o b l e mf o rr & dp r o j e c t sm a n a g e m e n td e p a r t m e n t s o nb a s eo fs y s t e m i cd i a g n o s e sa n dr e q u i r e m e n ta n a l y z e ，t h ep a p e rg i v es o m ed e s i g na i m s ，a s s i g n m e n t sa n dp r i n c i p l e sa b o u tt h er & dp r o j e c t sf u l lp r o c e s sm a n a g e m e n ta n da p p r a i s a ls y s t e mb a s e do nn e t w o r ke n v i r o n m e n t t ou s eo r i e n t e do b j e c tt e c h n o l o g yt or e a l i z et h e e n t i r es y s t e m sm o d e l i n g ；t ob r i n gf o r w a r db s d cf o u rl a y e r ss y s t e m a t i cf r a m e w o r ko ff i t t i n gt h es y s t e mb a s e do nb s dt h r e el a y e r ss y s t e m a t i cf r a m e w o r k ，a n dt oa n a l y z ea n di n t r o d u c et h es y s t e m sa d v a n t a g e t h es y s t e mf o l l o w st h ep r i n c i p l e so fi n t e g r a l i t y , u n i v e r s a l i t y , s e c u r i t y , a d v a n t a g ea n dp r a c t i c a b i l i t y ,a n dp u tf o r w a r das u i to fi n t e g r a t e dr e s o l v es c h e m e s w es u c c e s s f u ld e v e l o pt h er & dp r o j e c tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nw e b ，w h i c hf r o mr & dp r o j e c t sd e c l a r e ，a p p r o v et ot h ep r o j e c f sr e s e a r c h ，f i n i s h ，c h e c k u pm a n a g e m e n ta n ds oo n t oi n t r o d u c es o m er & dp r o j e c ta p p r a i s a b l em e t h o d sw h i c ho l d e nb eu s e d ，a n dt oe s t a b l i s has u i to f c a n d i da n ds c i e n t i f i ca p p r a i s a b l eg u i d el i n e st ou s ea h pa n de x p e r tc o n s u l t a t i o nt oc o m p u t et h ew e i g h t so ft h ea p p r a i s a b l eg u i d el i n e s f o ra v o i d i n gp r o d u c t i o n sl a c ku s e ，r e d u c i n gt h ed e c i s i o n m a k i n gb l i n d n e s s ，i m p r o v i n gt h eo u t l a y su s ee f f i c i e n c y , u s i n gf c et oa p p r a i s ep u to nr e c o r dp r o j e c t st oe s t a b l i s hc o m p u t e ra i d e de v a l u a t es y s t e mi na d v a n t a g ec o m p u t e rt e c h n o l o g y , w h i c hc a nb e u s e dt oe x p e d i t et h ed a t as t a t i s t i c ，c o m p u t ea n da n a l y z ea b i l i t i e s f i n a l l y ，t or e a l i z et h ec o m b i n eo ft h er & dp r o j e c t sf u l lp r o c e s sm a n a g e m e n ts y s t e ma n dc o m p u t e ra i d e de v a l u a t es y s t e m t h es y s t e mu s ea s r n e tt e c h n o l o g y , v i s u a ls t u d i o n e ta sp r o g r a me n v i r o n m e n ta n dc #l a n g u a g ea sd e v e l o p l a n g u a g e i nt h e e n t i r ed e v e l o p m e n tp r o c e s s a c c o r d i n ga ss o f t w a r ee n g i n e e r i n gp r i n c i p l e ，a d o p t i n go r i e n t e do b j e c t sd e s i g nm e t h o da n ds i d e b y - s i d ed e v e l o p m e n ts 仃a t e g y , d e s i g na n dc o m p l e t et h er & dp r o j e c tm a n a g e m e n ta n da p p r a i s es y s t e m t h e r ew e r es o m em o d u l e sh a v e b e e nu s e di nh e i l o n g j i a n gp r o v i n c ee d u c a t i o nd e p a r t m e n t , a n do b t a i no b v i o u se f f e c t s k e yw o r d s ：r & dp r o j e c tm a n a g e m e n t ；m i s ；a h p ；f c e ；u m l ；a s e n e tp o s t g r a d u a t e ：l i u l a is p e c i a l t y ：a g r i c u l t u r a le l e c t r i z a t i o na n da u t o m a t i z a t i o ns u p e r v i s o r ：v i c e - p r o f e s s o rw a n gx i n g f e n研究生学位论文独创声明和使用授权书独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得( 洼! 塞旦丝直墓他噩噩挂剔直盟的! 奎拦卫窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名、日期：劢年月c u 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名、日期：7 咿z 年月，丝同导师签聋：d 些、表日期：枷5 年月日1 前言1 1 课题的提出2 0 世纪9 0 年代中后期，随着计算机与网络通信技术的飞速发展，特别是互联网技术的普及应用。实施项目管理的信息化已经迅速成为各级项目管理部门改善管理状况、提高自身管理素质和竞争力的重要手段。项目管理是指一定的主体，为了实现其目标，利用各种有效的手段对执行中的项目周期的各阶段工作进行计划、组织、协调、指挥、控制，以取得良好经济效益的各项活动的总称。科研项目除了具备任何项目都具有的特征之外还有其自身特点，其一就是项目开发周期较睦，在项目执行期间，由于环境、技术手段、经费使用情况等因素的变化极有可能使项目的研究难以继续下去造成项目的瘫痪，使科研人员的心血付诸东流、大量已投入的科研经费被浪费。因此，怎样在这样一个较长的开发周期中，对项目实施高效的、智能的管理，己成为科研项目管理部门迫切需要解决的问题( 戚安邦，2 0 0 1 ) 。科研项目的管理是一项复杂繁琐的工作，包括课题前立项申报、中期在研管理和后期结题及成果管理。伴随我国教育科研网( c e r n e t ) 的成功建立，我国科研管理信息化的步伐也在加快。许多基金项目已建立了网上中报系统，如自然科学基金从2 0 0 3 年开始采用电子申报、网上查询和统计管理。但纵观国内各类科研管理系统，目前实现网络环境下项目全程监控管理功能的还未见报道，而国外的科技管理体系与我国有很大区别，也不能直接采用他们的模式。自2 0 世纪5 0 年代以来，科研项目评价方法的研究在理论方面取得了一些成绩，美国、日本、欧共体等发达国家或国家联盟都先后在重大科研项目的开发及管理上引入了相应的评价机制。我国在国防科研项目、8 6 3 计划项目、国家自然科学基金项目等重大项目的管理中也在探索评价机制的运用，并取得了一定的效果。从已有的科技文献中可以看出，国内外对科研项目评价的重点大都集中于评价指标的量化平评价方法的改造，对具体的新申报项目立项评价方法的研究不多，因此结合黑龙江省教育厅科研项目管理的特点和实际需求建立一套项目管理和项目评价相结合的管理信息系统具有极大的实用及研究价值( 张海娟等，2 0 0 0 ) 。计算机网络以高速的数据传输，共享的远程数据，可靠的可替代资源供给，高效的知识更新与扩展等优势成为当前人们应用最广泛、最便捷的信息交流、知识获取工具，将计算机网络信息技术应用于科研项目的管理与评价系统中，将有效的提高我省科研项目的管理水平。为了适应互联网时代的到来，m i c r o s o t t 推出了自己的新一代的网络战略一n e t 计划。n e t是一个革命性的新平台。它建立在开放的i n t e m e t 协议和标准之上，采用许多新的工具和服务用于计算和通讯。a s p n e t 是n e t 计划中一个非常关键的技术，是微软推出的新一代基于公共语言运行时的编程框架，它基于组件技术，是真正的面向对象的程序设计，支持c # 、v b n e t 和j s c r i p t 等多种编程语言。本课题采用a s p n e t 技术框架，利用c # 语言进行综合开发，使得网络环境下科研项目管理和评价系统更加灵活、安全、易操作、易推广。1 2 研究的目的和意义近年来，各高校校园计算机网络和信息平台建设取得了阶段性成果极大地推进了办公管理的信息化进程，促进了校内外的信息交流。当前，如何更好地利用校园网信息平台和i n t e m e t 资源，形成高水平的科技平台，改进科研管理业务流程，提高工作效率和管理水平是各级教育管理部门急需解决的问题。科研项目从申请立项、批准研究、监督进展、鉴定评审直至成果推广和科研授奖是一个漫长的过程，少则1 、2 年，多则7 、8 年。对于科研管理部门来说，对项目的全程跟踪管理是十分必要的，这就需要能长期保存项目的相关数据、提供快捷的项目查询、检索、统计莉i汇总手段，为高校科技人员提供良好的信息交流平台，提供各种在线的业务处理功能等。同时，对科研项目的评价也是科研管理的重要内容。每年科技管理部门都接收到高校申报的若干项目，怎样快速、公平的从这些项目中选出符合当前科技政策，即有创新性又有一定经济和社会效益的项目是一项重要的工作。为了避免造成科研成果缺乏使用价值，减少决策的盲目性，提高科研经费的使用效率，在科研项目立项过程中，科学、客观地对申报的项目进行评价和筛选具有重要的实际意义。针对上述科研管理迫切需要解决的问题，本课题将研究基于网络环境下科研项目的全程监控管理及评价问题，研制开发黑龙江省高校科研项目管理全程监控系统和黑龙江省教育厅科研项目立项评价分析系统，以实现项目申报，筛选及评价的一体化及智能化。研究确立科研项目管理评测指标体系和评价方法，为实现网络环境下科学、高效的科研项目的管理提供理论和实践指导。1 3 国内外研究动态和趋势1 3 1科研项目管理及评价系统的研究现状当前科研管理的科学化和规范化是一种国际趋势，国外在科研计划的组织、管理与评估等方面都有着许多可供借鉴的地方。如英国研究委员会不但注意项目的选择和确立，而且特别注意项目研究过程的管理工作。项目理事会每年要召开一次会议，由项目主任报告项目的进展情况，以及项目的重要绩效指标，包括学术会议的报告次数、与公司的会谈次数、论文或专著的发表情况、引用情况等。在项目实施的第4 年时，研究委员会要对项目进行全面评估，以决定是否继续予以支持。德国的马普学会是一个非赢利性的科学研究机构，它不仅建立了一套严格的组织结构和管理体系，使得各管理部门之间形成了一种相互支持又相互制约的关系，还提出一套评价科学绩效的评估体系。在美国，项目单位对项目实施和获得与其成果承担全部责任，对不良行为负主要责任，并按期提交研究进展报告，资助方授权代表不定2期对项目进行检查、重审，对项目的持续、中止和终l t 提出意见。伴随我国教育科研网( c e r n e t ) 的成功建立，我国科研管理信息化的步伐也在加快。许多基金项目己建立了网上申报系统，如自然科学基金从2 0 0 3 年开始采用电子申报、网上查询和统计管理。从评价的理论方法。特别是评价模型的发展来看，2 0 世纪6 0 7 0 年代发展比较迅速一些经典的评价模型如层次分析法、德尔菲法、模糊综合评判法等，基本上都是这一时期的产物。当然，近十多年来，也出现了一些新的评价模型和方法，但从应用情况来看，还未达到原有的某些经典方法所发挥的作用。因此，从近十几年的评价实践来看往往还是这些比较经典的评价模型和方法起主导作用。其主要原因，一是新的评价方法在理论上未有重大突破，未能完全克服经典方法中存在的局限性：二是对评价者选用的评价方法必须是经过现实的考验，对其作用及局限性比较清楚，才能保证评价的可信度较高。当然，从国外的评价实践看，评价研究的重点是指定规范的评价程序：针对特定的评价对象，选择使用的评价模型和数据处理方法：对经典的评价方法加以改造，以适应特定的评价对象( 姚亦佳等2 0 0 2 ) 。当前，国外在科研项目评价的理论、方法及应用方面取得了很大的成效，已经形成了较为完善的评价程序及评价方法。国内在科研项目方面也开展了大量评价理论的研究与实践探索，如国家攻关计划的评价、“8 6 3 ”计划的评价等。从这些评价的方法及实践来看，基本与国外所采用的方法相似，只是指标体系、评估程度、规范性、独立性等方面有明显的差距。目前，国内外科研项目评价方法的选择主要归纳为以下几种：同行评议法、层次分析法、加权优序法、相关分析法、及模糊综合评价法( 杨列勋，2 0 0 2 ) 。1 3 2 科研项目管理及评价系统的发展趋势在科技全球化的新形势下，科研项目越来越需要用现代化的方法和手段来管理和保障。管理设备、方法、手段的落后，极大地制约了先进技术的发展，是科研项目管理的瓶颈环节，严重阻碍了科研项目社会效益和经济效益的实现。因此，迅速改善科研项目管理的软硬件环境，使项目管理的手段、评价的方法和技术同步发展才是当务之急，也是提高科研项目管理水平的必由之路。1 将过程方法应用于科研项目管理中。所谓过程，是一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动。而组织内诸过程的系统应用，连同这些过程的识别和相互作用及管理，称为“过程方法”。科学研究过程本身具有其特殊性和复杂性，它不但要满足具体的技术要求和期望，而且还要执行严格的计划进度和经费预算。因而，科研项目管理是一个复杂的系统管理过程。随着科研项目招投标制度的逐步实行，对项目研究的综合要求越来越高。单靠简单的日常管理雨i 项目验收很难控制项目研究正常进行并保证科研质量。采用过程方法，对科研项目研究阶段管理系统的各个过程进行识别和控制，应用现代信息技术对过程进行不断改进，加强对科研项目的跟踪管理，可确保科研项目的研究质量，同时不断提高科研管理工作的效率。2 构建科研项目协同评价软件系统平台。建立计算机辅助评价系统的目的是实现评价的自动化，并为评价提供决策支持，因为评价不是由某个人或某个单位完成的，它是由相关的评审机构、执行机构、专家组等许多单位协同完成的，因此，要实现真正意义上的评价决策支持，就应该建立一个分布式智能决策支持系统，对每一个在评价系统之内的组元，提供相应粒度的全周期决策支持。协同评价平台中的智能信息处理，就是应用人工智能的方法在各种环境中进行信息资源的开发、管理、服务及知识发现的综合性决策科学，这是未来科研项目管理和评价系统发展的必然趋势( 王凭慧，1 9 9 9 ) 。1 4 网络技术在科研项目管理中的应用计算机网络技术为项目管理信息化提供了统一、开放的软硬件平台，它的应用已改变了传统的项目管理模式，使项目管理向集成化、网络化方向发展。以i n t e m e t i n t r a n e t 为代表的网络信息技术在科研项目管理中的应用大概经过了三个发展阶段( 李晨光，2 0 0 4 ) 。1 以实现项目管理基本功能为目的的应用这类应用是对基层工作流程的模拟，在一定程度上实现数据共享，减轻了基层项目管理人员的工作压力，如进度控制、投资控制、质量控制、资源管理、资金管理等。这一层次的应用主要是单机完成，网络技术的应用还比较小。国内目前主要还处于这个阶段。2 以实现多项目管理、多用户操作、远程控制、决策支持等功能的应用这类应用借助i n t e r n e t i n t r a n e t 等先进的通讯工具和手段，减少项目管理班子的工作所受的地域限制，实现多项目管理、多用户操作及远程控制。决策支持功能通过对工期变动、资源变动、不可预测事件的分析，通过相应的数学模型，对投资、进度等进行预测，产生决策信息。这一层次的功能在国外基本实现，在国内已成为开发的主要方向。在此层次上i n t e m e t i n t r a n e t 的应用主要有三种形式：( i )现有项目管理软件的网络功能( 或网络版)目前已经得到广泛应用的项目管理软件中，有的已经提供了一些网络功能的支持，可以实现通过互联网进行项目团队成员间的沟通、项目资源的共享、以及项目管理者对项目的远程管理。( 2 )项目管理专业网站项目管理专业网站( p r o j e c t - s p e c i f i c w e bs i t e ) 是电子项目管理系统，它通过i n t e m e t 及一系列相互链接的网页来存储和发布项目信息。它建立项目信息数据库，使项目参与人能够及时、方便的获取项目信息。( 3 )项目管理信息系统项目管理信息系统是对项目中相关数据进行收集、传递、存储、加工、检索等处理，为项目管理者及其他项目参与人提供有用的决策、控制信息的系统。43 基于i n t e m e t i n t r a n e t 技术的项目管理信息系统的集成开发这是未来的发展方向。这一层次的管理信息系统，与其说是管理信息系统，不如说是提供了一个基于i n t e r n e t 的虚拟项目环境。它使项目参与各方摆脱时间和地域的限制实现项目信息全方位共享。同时将功能强大的项目管理软件的优势融合进去，实现项目的集成化管理、全周期管理，从而消除信息在项目管理各个职能部门之间的割裂、在各个项目阶段之间的割裂以及在项目参与人之间的割裂。1 5 课题来源及主要研究内容1 5 1 课题来源课题来源：黑龙江省教育厅自然科学基金项目网络环境下高校科研项目管理与评价研究，项目编号：2 0 2 9 8 0 1 。1 5 2 课题主要研究内容主要研究的内容包括：1 科研项目全程监控管理系统的研制。( 1 )研究系统的功能结构：( 2 )研制系统的网络信息结构：( 3 )确定科研项目管理的数据结构，确定项目申请、在研、结题全过程所需关联信息：( 4 )开发科研项目全程监控管理信息系统相关软件；2 科研项目评价方法的研究。( 5 )提出一种指标体系，使其能较为客观地评价项日的研究价值：( 6 )选择适当的评价方法对传统的专家打分过程进行智能模拟。( 7 )利用模糊综合评判对项目立项进行综合评价。( 8 )开发科研项目立项计算机辅助评价系统相关软件。2系统采用的若干关键技术2 1基于u m l 和w e b 应用的系统建模方法2 1 1l r l v l l 建模1 u m l 的内容及特点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) 是一种功能强大的标准建模语言，其适用范围很广，可以用来为w e b 应用系统建模。作为一种建模语言，u m l 的定义包括u m l语义和u m l 表示法两个部分。( 1 ) ! i k a t 语义描述基于u m l 的精确元模型定义。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。此外u m l 还支持对元模型的扩展定义。( 2 ) u m l 定义了关于符号的表示法，开发者或开发工具可以使用这些图形符号和文本语法，为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在语义上它是u m l 元模型的实例。u m l 的重要内容可以由下列五类图来定义：第一类是用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) ，从用户角度描述系统功能并指出各用户可进行的操作。第二类是静态图( s t a t i c d i a g r a m ) 包括类图、对象图和包图。其中，类图描述系统中类的静态结构。它不仅定义系统中的类，表示类之间的关系如关联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构( 类的属性和方法) 。类幽描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的。对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。他们的不同点在于对象图显示类的多个对象实例，一个对象图是类图的一个实例。由于对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时间段存在。包圈是由包或类组成，表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。第三类是行为图( b e h a v i o rd i a g r a m ) ，描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系，包括状态图和活动图。其中状态图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。通常，状态图是对类图的补充。在实用上并不需要为所有的类画状态图，仅为那些有多个状态其行为受外界环境的影响并且发生改变的类画状态图。而活动图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。第四类是交互图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ，描述对象间的交互关系，包括顺序图和合作图。其中顺序图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。同时显示对象之间的交互；合作图描述对象间的协作关系，合作图与顺序图相似，显示对象间的动态合作关6系。除显示信息交换外，合作图还显示对象以及它们之间的关系。如果强调时间和顺序，则使用顺序图；如果强调上下级关系，则选择合作图。这两种图合称为交互图。第五类是实现图( i m p l e m e n t a t i o nd i a g r a m ) ，包括构件图和部件图。其中构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。一个部件可能是一个资源代码部件、一个二进制部件或一个可执行部件。它包含逻辑类或实现类的有关信息。部件图有助于分析和理解部件之间的相互影响程度。配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。它可以显示实际的计算机和设备( 用节点表示) 以及它们之间的连接关系，也可显示连接的类型及部件之间的依赖性。在节点内部，放置可执行部件和对象以显示节点跟可执行软件单元的对应关系。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、对象图、组件图和配置图等五个图形，是u m l 的静态建模机制。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、活动图、顺序图和合作图等四个图形，是u m l 的动态建模机制。因此，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( 冀振燕，2 0 0 3 ) 。2 u m l 的扩展机制虽然u m l 提供了丰富的建模元素和表示法，足以满足典型软件系统的建模需要。但用户有时需要u m l 定义中没有定义的补充特征和表示法；用户还经常需要在模型中附加一些非语义信息，u m l 的扩展机制满足了用户的这些需要，它可以为建模者提供新的模型元素以及可附加在模型元素上的各种形式的信息。u m l 的扩展机制是u m l 的基本组成部分，它说明怎样用新的语义来定制、扩展u m l 的模型元素。u m l 的扩展机制包括类别模板、约束和标记值。其中最重要的扩展机制是类别模板，可适用于所有类型的建模元素，它是一种在己定义的模型元素基础上构造一种新的模型元素的机制，这样构造出来的新的建模元素就称为类别模板的建模元素，被扩展的已定义元素称为它的基元素。一个类别模板元素不能改变其元素的结构，但可添加某种新的语义。作为u m l 的一种基本表示法，类别模板可用一个带有一对双尖括号的词组来表示，如 、 。约束是模型中的语义关系，它指定了必须保持为“真”的条件和命题，否则模型描述的系统是无效的。标记值是附加到任何模型元素的一对标记和值，用来增加模型元素的语义( j i mc o n a l l e n ，1 9 9 8 ) 。2 1 2w e b 应用建模w e b 应用通常比较复杂，能用许多不同但又一致的模型来表示，每个模型都有其特定的目标和读者。本节主要按照u m l 的扩展机制，根据w e b 应用系统的需要对u m l 表示法进行扩充，通过添加新的语义，构造新的模型元素，来讨论w e b 应用的设计模型。1 页建模w e b 应用的主要产物是页，因此应当对页建模。使用u m l 可以把页表示为对象，在页建模时，可以提供两个单独的类别模板类：服务器页和客户页，在既有服务器功能又有客户功能的w e b 应用中，任何页都可以表示为两个单独的类，即使它们是在同一文件( 或组件) 中7：，：一型! 垒些奎! 至兰堡丝兰圣，! 一：实现的。在这种情况下，w e b 页的服务器方法和页作用域的变量都包含在类别模板类 中，该类的方法是页的服务器端脚本的子过程和函数，在脚本中声明的页作用域的变量是类的属性。客户端脚本或用户界面格式不在服务器的作用域中，服务器脚本还可以与服务器中存在的组件相关联( r o n a l dj n 6 r m a n ，1 9 9 8 ) 。客户页同样可以用类别模板类 表示，客户页的属性是页作用域的变量，其方法是在客户端执行的函数。客户页可与在客户端执行的组件相关联。如j a v aa p p l e t 、a c t i v e x 控件和文档对象模型本身的元素等。在w e b 页的服务器与客户端类别模板间存在着一种基本关系：服务器页创建最终的客户页。这是一种单向的关联，这是因为完整的h t m l 页很少访问创建服务器页的对象接口。类别模板 应用到这种关联中，并总是从服务器页到客户页的单向关联，如图2 - 1 所示，它说明服务器页负责建立给定的客户页。 s e r v e rp a g e ) ) ) ，图2 - 1 服务器页创建客户页f i g 2 一ls e r v e rp a g ec r e a t ec l i e n tp a g e某些w e b 应用开发技术可以把所处理的请求重定向到另一 ，这种关系可以用关联类别模板 表示，如图2 - 2 所示。 图2 2 服务器页重定向到服务器页f i g 2 2s e r v e rp a g er e d i r e c ts e r v e rp a g e在w e b 应用系统中的另一重要关系是超链接。客户页经常包含连接到其它w e b 页的超链接，这些w e b 页既可以是服务器页也可以是客户页。类别模板 定义了客户页和其它页之间的关系， 关系是单向关联，因为来自服务器页的 关系没有意义。如果超链接包括参数，那么它们被模拟为关系的链接属性，如图2 3 所示。图2 - 3 有参数的链接f i g 2 - 3t h el i n k sw i t hp a r a m e t e r s82 表单建模表单是页面的一部分，与用户输入有关。在表单中有可能包含一些特殊的属性，但这些属性可能并不适用于整个客户页。在一个页中可以有多个表单，每个表单可以分别导向有不同作用的页。为了表示表单，可创建新的类别模板类 来为它建模。表单类的属性是域元素，但是表单没有方法，由于方法在单个表单范围内定义了动态行为，因此客户页的方法可以访问表单的所有属性。在客户页和表单之间的固有关系是容器关系，客户页包含表单。表单标识了一个特定的w e b 页( 儿乎总是服务器页) ，_ ；l j 来访问和处理表单提交的数据。关联类别模板 表示了表单和处理它的w e b 页之间的关系，如图2 4 所示，该芙联是双向的，因为处理它的页可以访问表单的属性。图2 - 4 表单向服务器页提交数据f i g 2 4s u b m i td a t af o r mt os e r v e rp a g e3 框架建模h t m l 框架从刚被引入w e b 站点和w e b 应用程序时引发了极大的争论，且意见呈两极分化。框架允许在某一时刻有多个页激活，并对用户可见。目前展常用的浏览器还具备一组最新的特性，允许用户机器上同时打开多个浏览器实例。使用动态h t m l 脚本，这些页中的构件可以彼此交互。客户端复杂交互的潜力非常大，使得对此建模的需要变得更大。是否在应j e | 程序中采用框架或多个浏览器实例，这要由构架设计师决定。如果决定采刚，客户端行为的模型就需要在a d m 中表示出来，原因如上所述。要对框架的使用进行建模，我们又定义了两种类构造型： 雨l 关联关系构造型 ：框架集类代表一个容器对象，直接映射到h t m l 标记。它包含客户机页和目标。目标类是一个被其他客户机页引用的指定框架或浏览器实例。目标链接关联关系是指向另一个页的超链接，但它要在特定目标中才能提供。实际表示的很多细节在框架集和关联关系中用标注值注明。框架集与目标或客户机页之间的聚合关系上有两个标注值，它们指定目标或页所属的框架集行列。目标链接关联关系上9的标注值“t a r g e t ”用于确定显示页的 。同样按上述方法还可以进行组件建模等，这里不在一一列出。2 2 n e t 技术m i c r o s o f t n e t 是一项革命性的技术框架，核心技术包括分布式计算、x m l 、组件技术、即时编译技术等。其中分布式计算是网络的本质：x m l 奠定了新一代电子数据交换的标准正是数据交换使网络计算成为可能；组件技术是软件技术多年来的发展成果，它使程序设计员从大量的a p i 中解放出来：采用面向对象和面向组件的技术来解决软件问题；即使编译技术使应用程序在运行时，还能够根据主机的硬件和软件环境进行代码优化，并简化代码分发的过程( 刘烨，2 0 0 3 ) 。2 2 1 n e tf r a m e w o r k 体系结构n e tf r a m e w o r k 是一个创建、部署和运行应用程序的多语言多平台环境。它使程序员能够开发用于w i n d o w s 、i n t e m e t 、p o c k e tp c 等多种平台的应用程序。n e tf r a m e w o r k的体系结构如图2 - 5 所示。n e tf r a m e w o r k 包含以下两个主要的组件：c l r ( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ，公共语言运行时) 和f c l ( f o u n d a t i o n a lc l a s sl i b r a r y ，基础类库) 。c l r 是n e t 框架的基础，它提供核心服务，例如内存管理、线程管理和远程处理等。f c l 是一个综合型的面向对象的可重用类型集合，可以使用它开发从基于图形用户界面( g u i ) 的w i n f o r m s 应用程序到基于i n t e r n e t 的w e b 应用程序( j e f f r e yr i c h t e r ，2 0 0 3 ) 。图2 - 5 n e tf r a m e w o r k 体系结构f i g 2 5 n e tf r a m e w o r ks y s t e ms t r u c t u r e02 2 2a s e n e t 技术a s e n e t 是n e t 平台上的新技术，以前称为a s p + ，是新一代的，w e b 应用程序开发技术。a s e n e t 可以称作是建立在c l r 上的应用程序框架。在n e tf r a m e w o r k 上提供了一个全方位的w e b 开发平台，提供许多基础服务协助程序设计开发人员构建功能强大的基于w e b的应用程序。1 a s p n e t 的新特性( 1 ) 编译执行的运行机制。a s r n e t 是一种编译型的编程框架，是运行在服务器端的面向c l r 的代码，利用提前绑定、即时编译、本地优化和缓存服务来提高性能。由于它是编译后运行的，所以执行效率较高。另外a s p n e t 还提供缓存的功能有效地缩短服务器的应答时间。如图2 - 6 所示，当用户发出一个对a s p x 页面的请求后，a s e n e t 引擎( x s p i s a p i d 1 1 ) 会先将此页面转换成源程序代码( s o u r c ec o d e ) ，然后编译成一个d l l 文件，接着将此网页当成一个类( c l a s s ) ，在内存中建立此对象的实体( o b j e c ti n s t a n c e ) ，并进行初始化操作最后将执行结果返回到客户端。( 2 ) 多语言支持。a s e n e t 支持使用多种编程语言来开发w e b 应用程序，因为n e tf r a m e w o r k 本质上就支持多语言。除了m i c r o s o f t 公司支持的v b n e t 、c # 和j s c r i p t ，还可以使用第三方语言，例如c o b o l 、p a s c a l 、p e r l 和s m a l l t a l k 等，这些语言的n e t 编译器可从第三方供应商处获得。一编译器i解析器i浏览器l输出h e l l o , q s 口x缓程序集缓存存ia 曲驴豇f内存i：a e r a b t y 工【，_ jf , x e 础eh 1 仰融日勋隈客户端服务器端图2 - 6a s e n e t 页面运行过程f i g 2 6a s e n e tp a g e sr u np r o c e s s( 3 ) 分离程序代码和页面内容。a s p n e t 使用事件驱动( e v e n td r i v e n ) 与数据绑定( d a t ab i n d i n g ) 的开发方式，将程序代码与用户界面接口干净地分开。它使用代码隐藏的方式将程序代码和显示的标注分离在不同的文件中，使得程序的可读性更强。( 4 ) 简化部署和配置的操作。在a s e n e t 中，通过使用一个基于文本的、分层次的配置系统，简化了服务器端环境设置和w e b 应用程序的设置。由于m a c h i n e c o n f i g 和w e b c o n f i g 配置文件中的配置信息用x m l纯文本格式保存，新的设置不需要本地管理工具的支持。另外，a s p n e t 应用程序使用组件时也不需要注册，只需要将组件复制到b i n 目录或者通过f t p 上传到，b i n 目录。除了提供“零注册”的方法来部署编译过的组件外，原始的组件甚至可以在w e b 服务器运行的过程中被替换。、( 5 ) 安全机制更好。a s e n e t 提供了三种不同的登录验证方式：w i n d o w s 、p a s s p o r t 和c o o k i e ，也可以使用i m p e r s o n a t i o n 的功能，使用登录者的权限执行一些程序代码或存取资源( a l e xh o m e r 、d a v es u s s m a n ，2 n 0 5 ) 。2 a s e n e t 的体系结构a s e n e t 是使用n e t 框架提供的编程