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哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 r u p 技术在e r p 系统中的研究与应用 摘要 随着软件规模的爆炸性增长，软件的可丌发性与可维护性同益成为业界关 心的话题。传统的瀑布式丌发方法，已不能满足时刻变化的用户需求，统一软 件开发过程( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ，r u p ) 正是结合了用户需求与软件开发而 提出的一种通过迭代求精过程来完成开发任务的软件工程方法。 企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 是2 0 世纪9 0 年代发展起 来的企业综合管理信息系统，它代表了未来企业管理的发展方向和必然趋势。 但是中小企业e r p 又有其鲜明的特点，如成本高、见效慢、i t 人员缺乏、操 作复杂等都影响面向中小企业e r p 系统的研究与发展。如何能够分析设计出 既具有实用价值又有一定超前意识的中小企业e r p 系统就显得格外重要。本 课题针对这一问题展开探讨与研究。 首先，本文研究了我国中小企业的特点及中小企业e r p 系统与传统e r p 系统的区别。随后分析了软件丌发方法，将r u p 方法与传统的瀑布式开发方 法进行比较，同时还介绍了u m l 等相关技术。 其次，针对r u p 技术在中小企业e r p 系统中的应用进行研究，本文提出 了一种改进的r u p 软件开发方法，并将这种软件开发方法应用于销售管理子 系统的设计和实现之中。在e r p 系统的分析和设计过程中，着重介绍了分 析、设计和构造等几个阶段，并运用u m l 建模方法给出了具体的用例模型、 概念模型和动态模型，体现了r u p 方法与传统软件开发方法相比所具有的优 势。 最后，以哈尔滨工业大学五塑实业有限公司e r p 项目为应用案例，展示 了基于r u p 技术架构的e r p 软件的设计与实现过程，充分体现了改进的r u p 方法在实际项目中的可行性和应用价值。 关键词企业资源计划；中小企业；软件丌发方法；统一软件开发过程 哈尔演删i 一人! 工1 。：f i j ；! | z 位论文 r e s e a r c ha n d a p p l i c a t i o no fr u pt e c h n o l o g yi nt h e e r p s y s t e m a b s t r a c t w i t ht h e e x p l o s i v eg r o w t h o fs o f t w a r e s c a l e ，t h ed e v e l o p m e n ta n d m a i n t a i n a b i l i t yo fs o f t w a r ei n c r e a s i n g l yh a sb e c o m em o r ec o n c e m e di nt h ei n d u s t r y t r a d i t i o n a ls o f t w a r e d e v e l o p m e n t m e t h o d s u c ha sw a t e f f a l l m e t h o d o l o g y d e v e l o p m e n t ，h a sb e e nu n a b l et om e e tc u s t o m e r s n e e d s ，w h i c hv a r i e df r o mh o u rt o h o u r t h er u pm e t h o d o l o g yi sak i n do fs o f t w a r ee n g i n e e r i n ga p p r o a c hp r o p o s e da s t h ec o m b i n a t i o no fu s e rn e e d sa n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t ，w h i c hw a st h r o u g ha p r o c e s so fi t e r a t i v er e f i n e m e n tt oc o m p l e t et h em i s s i o n e r pi sa l le n t e r p r i s es y n t h e t i cm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e md e v e l o p e di nt h e 19 9 0 s i tr e p r e s e n t st h ed i r e c t i o na n dt e n d e n c yo fe n t e r p r i s em a n a g e m e n ti nt h e f u t u r e b u tt h ee r pi nt h em e d i u ma n ds m a l l s i z e de n t e r p r i s e sh a st h e i rd i s t i n c t c h a r a c t e r i s t i c ss u c ha s h i g hc o s t ，l o we f f i c i e n c y , l a c ko f i tp e r s o n n e l a n d c o m p l i c a t e do p e r a t i o nw h i c hi n f l u e n c et h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fe r ps y s t e m f o rm e d i u ma n ds m a l l s i z e de n t e r p r i s e s i ti se x t r e m e l yi m p o r t a n tt h a tw eh o wc a n d e v e l o pm e d i u ma n ds m a l l s i z e de n t e r p r i s e se r ps y s t e mt h a ti sn o to n l yp r a c t i c a l b u ta l s oa d v a n c e d t h i sp r o b l e mw i l lb es t u d i e da n dd i s c u s s e di nt h i st h e s i s f i r s t l y 也i sp a p e rr e s e a r c h e st h ec h a r a c t e r i s t i c s o fs m a l la n dm e d i u m s i z e d e n t e r p r i s e si no u rc o u n t r ya n dt 1 1 e d i s t i n c t i o nb e t w e e ns m a l la n dm e d i u m - s i z e d e n t e r p r i s e se r ps y s t e ma n dt r a d i t i o n a le r ps y s t e m s t h e ni ti st oa n a l y z es o f t w a r e d e v e l o p m e n tm e t h o d s ，a n dc o m p a r et h er u pm e t h o d o l o g yw i t ht h e t r a d i t i o n a l d e v e l o p m e n tm e t h o d s ，s u c ha sw a t e r f a l lm e t h o d o l o g y ，a tt h es a m et i m ei n t r o d u c et h e u m la n di t sr e l a t e dt e c h n o l o g i e s s e c o n d l y ，i ta i m sa tt h er u pt e c h n o l o g yi nt h ee i 冲o f s m a l l s i z e de n t e r p r i s e s ， a n di tp r o p o s e sak i n do fi m p r o v e dr u ps o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d a n di ti s a p p l i e di ns a l e sm a n a g e m e n ts u b s y s t e md e s i g na n dr e a l i z a t i o n i n e r ps y s t e m 哈尔滨理t 大学工学硕j 卜学位论文 a n a l y s i sa n dd e s i g np r o c e s s ，i ti n t r o d u c e ss e v e r a ls t a g e sa sa n a l y z e d ，t h ed e s i g na n d c o n s t r u c t i o ne m p h a t i c a l l y a n du s i n gu m lm o d e l i n gm e t h o dg i v e ss p e c i f i cu s ec a s e m o d e l ，c o n c e p tm o d e la n dd y n a m i cm o d e l i tb o a s t st h ea d v a n t a g e so ft h er u p m e t h o d o l o g yc o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a ls o f t w a r ed e v e l o p m e n t m e t h o d f i n a l l y , i tt a k e st h ee r ps y s t e mo fh a r b i n ，u s uc o ，l t da sa p p l i c a t i o nc a s e ， a n ds h o w st h ep r o c e s so fe r ps o f t w a r ed e s i g na n dr e a l i z a t i o nb a s e do nt h et e c h n i c a l f r a m e w o r ko fr u et h ef e a s i b i l i t ya n da p p l i c a t i o nv a l u eo ft h ei m p r o v e dr u p m e t l l o di nt h ea c m a lp r o je c t sd i s p l a y e df u l l y k e y w o r d se n t e r p r i s e r e s o u r c e p l a n n i n g ，s m a l l a n dm e d i u m s i z e de n t e r p r i s e s ， s o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d ，r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s i i i 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文r i j p 技术在e r p 系统中的研 究与应用，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进 行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已 发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均己在文 中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名： 日期砷年弓月2 0 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文实用授权书 i 技术在e r p 系统中的研究与应用系本人在哈尔滨理工大学攻读硕 士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理 工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈 尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提 交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打4 ) 作者签名：锄 新张莉钠 啉如7 年3 月刃日 日期0 7 年岁节日 哈尔滨理1 = 大学t 学硕1 j 学位论文 1 1 课题的来源和意义 第1 章绪论 随着我国社会主义市场经济体制的逐步完善，尤其是在中国加入世界贸易 组织( w o r l dt r a d eo r g a n i z a t i o n ，w t o ) 以后，制造企业面临更大的市场竞争压 力，致力于整体信息化变革，为了适应全球范围内发展的步伐，想在激烈的市 场竞争中立于不败之地，获取长期可持续的竞争优势，就必须不断强化管理， 通过管理增效和大规模生产来降低产品成本，以提高市场竞争力。因此，通 过实施企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 项目，强化集团管理， 就具有十分重要的战略意义。本课题来源于黑龙江省信息产业专项基金和“哈 尔滨工业大学五塑实业有限公司”的企业信息化项目。 e r p 是当今世界先进企业管理理论的实现，它提供了企业信息化集成的整 体解决方案，并顺应中国加入w t o 后企业面临全球化市场竞争的管理需求 他。它以计划为主线，以资金管理为核心，将企业所拥有的物流、资金流和信 息流统一起来进行管理，对企业所拥有的信息、时间、人、财、物等各项资源 进行综合平衡和充分考虑，以最大限度利用企业现有资源取得更大的经济效 益，在激烈的市场竞争中求得生存和发展n 1 。近年来，国家在支持本土e r p 项 目的产品研发、创新和实施方面投入的力度很大，既有政策支持，又有资金投 入。经过政府、企业、专家、媒体和厂商的共同努力，e r p 已深入人心，形成 了良好的发展氛围h 1 。但是，综观国内实施e r p 项目的企业，失败的案例比比 皆是，据最新统计，约有接近百分之七十的项目判定为失败。因此，e r p 项目 的成功不能一蹴而就，除了有耐心和无比坚信坎坷的决心外，还要找到正确的 策略、思路和方法，依据自身状况，制订明确的步骤，既要一步一个脚印的积 累，又要抓住机遇。 我国是中小企业的王国，中小企业发展迅速，但是管理、技术以及观念上 的落后己成为阻碍中小企业进一步发展的因素之一，因此进行企业信息化、管 理现代化已成为迫在眉睫的事情阳1 。而传统的系统开发方法正在很大程度中阻 碍着e r p 系统的开发效率和质量h 1 。统一软件开发过程( r a t i o n a lu n i f i e d p r o c e s s ，r u p ) 是一种风险驱动、用例驱动和架构驱动的迭代式软件开发方法， 它总结了传统软件开发过程的实践经验，提供了如何在组织中严格分配任务和 职责的方法，使得软件开发按照进度计划和费用计划进行，同时提高软件产品 的质量，更好地满足用户的需求，降低软件开发风险1 8 1 。统一建模语言( u n i f i e d m o d e l i n gl a n g u a g e ，u m l ) 是软件工程近年来取得的重要的具有划时代意义的 成果，支持从系统需求分析开始的软件开发的全过程，是面向对象领域的标准 建模语言旧。这两者的结合为e r p 系统的产业化提供了新的思路，并在不久的 将来可能成为咳领域内的主流丌发方法。 为保证e r p 项目顺利实施，并达到企业预期目的，满足企业需要，顺应 当今软件开发和企业管理的潮流，实现以客户为中心，以效益为目的的先进管 理思想，r u p 技术即成为本课题研究的重点。在这种背景之下，本文采用 r u p 方法，得出u m l 模型，逐步完成e r p 项目的设计与实现。同时，在哈 尔滨工业大学五塑实业有限公司实践这样一种崭新的方法，产生了预期的影 响，达到了预期的效果。 综合来看本课题既能帮助中小企业正确实施e r p 项目，规避项目风险， 满足企业管理需要，实现管理增效和市场竞争力的提高，又能保证在项目实施 过程中投入的资金可以合理和高效的利用。 1 2 国内外研究现状 1 2 1e r p 系统的现状 e r p 作为企业管理信息系统的一种类型，是由美国g a r t n e rg r o u pi n c 咨询公 司首先提出的，根据g a r t n e rg r o u p 的定义，e r p 系统是“一套将财会、分 销、制造和其他业务功能合理集成的应用软件系统。它是一种基于“供应链” 的管理思想，同时也是一种融合了企业最佳实践和先进信息技术的新型管理工 具，它扩展了管理信息系统( 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 ，m i s ) 和制造资源 计划( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n g ，m r p i i ) 的管理范围，将供应商和企业内 部的采购、生产、销售以及客户紧密联系起来，可对供应链上的所有环节进行 有效管理，实现对企业的动态控制和各种资源的集成与优化，提升基础管理水 平，追求企业资源的合理高效利用1 1 0 1 。同时，与m i s 系统主要侧重于信息收集 及管理相比，e r p 系统更侧重于管理、配置、并有较强的规划能力，重点解决 了传统的m i s 系统数据库的冗余度太大，管理深度不够等问题。 e r p 的发展经历了从上世纪6 0 年代的开环m r p 到7 0 年代的闭环m r p ， 再到8 0 年代的m r p i i ，最后发展为9 0 年代的e r p ，在2 1 世纪初由g a r t n e r 哈尔滨理丁人学t 学硕j j 学位论义 g r o u pi n c 公司又提出一个新的概念e r p i i 。现今的e r p 系统是基于供应链管理 的思想和方法，在m r p i i 的基础上发展起来的集成化信息管理系统，代表了企 业集团在信息时代管理革命的发展趋势。e r p 系统还把原来的制造资源计划 拓展为围绕市场需求而建立的企业内、外部资源计划系统，满足了企业对资源 全面管理的要求。它给出了新的结构，把客户需求和企业内部的经营活动以及 供应商的资源融合在一起，体现了以客户为中心的现代企业经营管理思想孙。 其主要宗旨就是将企业内部和外部资源充分调配和平衡，从而对不断变化的市 场需求做出快速反应，提高企业的市场竞争力。 e r p 理论与系统是从m r p i i 发展而来的，它除继承了m r p i i 的基本思想 ( 制造、供销及财务) 外，还大大扩展了管理的模块，如多工厂管理，质量管 理，设备管理，数据采集接口，电子通信等模块“引。它融合了离散型生产和流 程型生产的特点，扩大了管理的范围，更加灵活和“柔性”地开展业务活动， 适时相应市场需求。e r p 理论是对m r p i i 的继承与发展，后者的核心是物流， 主线是计划，伴随着物流的过程，同时存在资金流和信息流。e r p 理论的主线 也是计划，但重心已转移到财务上，在企业整个运作过程中贯穿财务成本控制 的概念，它的管理范围涉及企业的所有供需过程，是对供应链的全面管理和企 业运作的供需链结构管理l 。 1 2 2 中小企业e r p 研究状况 1 我国中小企业的特点剖析我国中小企业已处在市场经济的前沿，成为 技术创新的主要推动力量和经济增长的重要源泉。我国的经济繁荣离不开中小 企业的发展，因此，必须重视中小企业的发展问题。我国的中小企业数量众 多、局部分散，地区之间、个体之间差异很大，但在总体上它们有很多相似的 特点，具体如下所述引。 ( 1 ) 融资渠道狭窄，资金短缺现阶段中小企业主要融资体系包括商业银行 贷款、政策性银行贷款、信用担保、政府基金贷款、投资公司风险投资等五个 渠道，以商业银行贷款为主体。从中小企业实际获取融资的状况来看，企业真 正得到贷款的很少，融资困境依旧。 ( 2 ) 缺乏人才，尤其是专门的i t 技术人才由于我国的中小企业大都是创 建时间不长，因此企业缺乏人才积累，员工缺乏培训，从而造成员工的素质偏 低。我国的中小企业罩一般都很少或根本没有专门的i t 人员，多数企业没有 专门的i t 部门：由于考虑到企业成本问题，中小企业不可能大规模引进i t 人 哈尔滨理t 大学t 学硕十学位论文 力，所以多数企业都是从内部挖掘潜力，通过培训使员工能掌握一定的计算机 知识。 ( 3 ) 组彩l 机构简单、管理方式灵活中小企业同大企业相比，组织机构相对 简单，员工数量少，因而易于管理。中小企业内部专业分工不细，一般一人 “身兼数职”；内部管理水平由于中小企业最看重“机动”弹性，要快速应对 市场变化，对内部工作制度化、系统化程度不足，系统的精确度与完整性较 差，管理方法受资深干部主管经验影响较大；因此，可以说中小企业人为的因 素比大公司要多一些。 2 中小企业e r p 系统与传统e r p 系统的区别研究由于中小企业与大型企 业的组织结构方式、人才储备、业务流程等方面存在着根本不同，所以也使得 面向中小企业的e r p 系统与传统的大型e r p 系统有着明显的区别7 。 ( 1 ) 软件结构复杂程度由于组织结构，业务流程相对简单，所以中小企业 e r p 没有传统e r p 那样复杂。但这不并是况中小企业e r p 很容易实现。“船 小好调头”，中小企业的经营相当的灵活多变，所以也要求软件有更大的柔 性，能够适应企业的这种变化。而大型企业的业务变化相对稳定，组织结构划 分清晰，责任明确，所以柔性要求相对较低。 ( 2 ) 操作复杂程度由于业务流程的原因，传统e r p 软件相当复杂，操作 起来很不方便，再加上e r p 厂商为了适应行业内各个企业要求，包罗万象， 加进了许多辅助功能模块，这更是雪上加霜，操作起来更加不便。中小企业的 员工普遍素质不高，对e r p 知识也不了解，不可能掌握那样纷繁复杂的操 作，所以要求中小企业e r p 软件简单明了，流程要相对简单，尽量自动化处 理。操作复杂意味着培训费用的增加，这对于相对资金紧张的中小企业来说也 是个不小的负担。 ( 3 ) 价格价格是e r p 软件最重要的因素。现在e r p 软件的价格少则几十 万，多则上千万，这样的价格已超出了中小企业的承受范围。据了解，中小企 业的承受范围在十万左右，还要受到预期效果的影响，除此之外，e r p 软件的 后期维护费用，人员培训费用也不可小视。中小企业通常是以利益为驱动的， 希望投资能够有立竿见影的效果，而e r p 项目存在着开销大、见效慢的特 点，这与企业管理者的期望背道而驰，这也就是为什么中小企业e r p 系统普 遍失败的原因。 ( 4 ) 技术难度中小企业的技术难度要略低于传统e r p 系统，传统e r p 系 统难点在于领域内的需求获取与分析，而中小企业的技术难点在于柔性系统架 构和后期的业务变更服务。柔性低的系统往往生命周期短，投资回报率低。因 哈尔滨理工人学丁学硕 ：学位论文 为中小企业灵活度大，业务流程变化较快，所以后期跟踪服务对中小企业e r p 系统实施也是至关重要的。 ( 5 ) 实施难度企业流程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) 在e r p 实施中有非常重要的作用，如果没有b r p ，企业的e r p 就不会发挥应有的作 用。而中小企业组织结构简单，控制权一般掌握在企业管理者手中，长期以来 在企业内部形成了一套适合自己的业务流程和管理方法，而且这些方法都不是 十分规范，所以中小企业的实施难度是可想而知的。职工素质与专门i t 人员 的数量也是影响实施的重要因素引。 3 中小企业e r p 系统的发展前景我国是中小企业的王国，在近千万注册 的企业中，中小企业占9 9 以上；在工业总产值中，中小企业占6 0 左右，利 税占4 0 ，就业人数为7 5 以上。它们对支撑国民经济的高速发展，促进经济 市场化和国际化，在出口创汇、繁荣市场、增加财政收入、扩大就业面、维护 社会安定等方面作出了重大贡献。特别是在目前大型企业改革举步维艰、下岗 职工增多、企业投资需求和百姓消费需求不足的情况下，中小企业对我国经济 发展在未来必将起到举足轻重的作用 1 9 1o 然而由于我国中小企业是在旧体制下 成长的，因而存在许多旧体制的弊端，在生产领域普遍专业化协作程度差。另 外在资金、技术、信息化程度、管理水平等方面也存在诸多弊端，这些弊端随 着我国加入w t o ，全球经济一体化步伐的加快，矛盾将r 益突现。因此，为 了迎接新的竞争和挑战，在中小企业中引入先进的信息管理方法和手段，势在 必行。 面向中小企业e r p 系统的研究与开发才刚刚起步，也有一些产品面市， 但都还不很成熟。大型e r p 厂商和一些有实力的软件公司也纷纷把目光转向 中小企业e r p 领域，都希望在这个巨大的市场中有所作为。同时，中小企业 管理者的素质也在不断提高，渐渐认识到e r p 思想的科学性，实施e r p 项目 的想法越来越强烈，希望有适合企业自身实际情况的e r p 产品的出现。但目 前国内e r p 市场较混乱，服务滞后，显然不能满足企业要求，而国外大部分 e r p 软件不符合我国国情。所以，发展e r p 系统，创建符合我国中小企业模 式的e r p 系统有着深远的意义，也将有非常好的市场前景。 1 3 本文的主要研究内容 本文从理论和系统设计两个方面对r u p 技术进行了深入研究，基于r u p 方法的可裁减性给出了针对中小企业e r p 系统的小型r u p 方法，而且应用于 阶尔演删t 人学1 学f i ! ；! i 学位沦义 中小企业e r p 系统的整个开发过程。本课题基本内容主要集中在以下几个方 面： 1 研究企业资源计划的理论框架，重点研究中小企业e r p 系统，包括中 小企业e r p 核心理论和技术路线。然后结合实际应用特点，给出中小企业 e r p 系统的基本功能模块。 2 研究r u p 在企业资源计划项目开发中的应用，包括r u p 开发过程方法 的应用和统一建模语言u m l 的应用，探索性地将r u p 方法进行改进，用小型 r u p 思想来开发中小企业e r p 系统，基于增量和迭代的方法，重点以销售管 理子系统为例进行应用研究。 3 探讨建立销售管理子系统的需求概念模型和动态模型，设计以小型连续 型生产为特点的新型销售管理子系统。 4 完成e r p 系统在企业的实现、测试及部署。 1 4 本文的结构安排 本论文分为五章： 第一章：绪论。 主要介绍了课题背景、研究的目的和意义，国内外e r p 研究现状和发展 趋势，中小企业e r p 的特点剖析及与传统e r p 的区别，主要研究工作以及文 章的组织结构。 第二章：相关理论的知识基础。 主要介绍论文相关的理论基础，包括软件工程方法的介绍；u m l 的定 义、语法和建模机制；r u p 软件丌发方法等等相关的知识。由于全文是以 r u p 丌发方法为主线，因此重点分析了r u p 丌发模型，迭代模型等丌发方法 特有的重要知识。最后提出一种针对中小企业的r u p 改进方法。 第三章：基于r u p 的e r p 系统需求分析。 分析客户需求并进行用例建模，结合前一章对r u p 的研究，完成改进 r u p 开发方法第一步的设计工作，给出r u p 初始阶段的用例模型。 第四章：基于r u p 的e r p 系统设计。 主要介绍系统设计的过程。第三章和第四章是文章的重点，主要以e r p 系统中的销售管理子系统为背景，详细阐述了用r u p 软件开发方法分析和设 计管理信息系统的全过程。在系统的分析和设计过程中，着重介绍了不同开发 周期中所包括的分析、设计和构造等几个阶段，开发出u m l 的用例图、活动 哈尔滨理工人学工学硕十学位论文 图、顺序图、协作图以及数据结构图等可视化图形表示方法，表达出了完整、 一致的系统模型。通过上述实践，实现r u p 在e r p 开发过程中的应用，加深 了对r u p 软件丌发方法的理解。 第五章：e r p 系统实现。 本章主要完成了销售管理子系统的实现与测试工作，并且对系统开发过程 中遇到的一些具体问题及相应对策作了一些说明。并将此改进的r u p 方法应 用于哈尔滨工业大学五塑实业有限公司企业信息化项目中。 哈尔滨理丁人学t 学硕1 j 学位论文 第2 章相关理论的知识基础 本章对论文中所涉及的基础理论知识进行了概要性的介绍。包括软件开发 方法概述、r u p 的原理、u m l 基本概念和建模机制等基础知识。它们是本论 文理论的基石。最后针对中小企业提出一种改进的r u p 方法并进行分析。 2 1 软件开发方法概述 2 1 1 软件生命周期法 软件工程周期是指从软件的立项开发到软件最终消亡的全过程。软件生命 周期经历下列阶段：制订计划、需求分析、软件设计、编码、测试、运行和维 护1 。 传统的瀑布模型是建立在软件生命周期上的一个软件开发的管理模型，如 图2 1 所示。它规定了软件生命周期上各阶段的软件工程活动：制订计划、需 求分析、软件设计、编码、测试、运行和维护。各阶段严格按顺序进行，前一 阶段的任务没有完成，不能进入下一阶段工作：每一阶段的工作成果需经过评 审，评审确认无误，彳+ 能作为下一阶段的输入和依据；若经过评审认为有问题 而且问题源于前面的阶段，则返回至0 前一阶段甚至更前的阶段重做。 在每一个阶段结束时要求交出规定的软件文档资料，作为评审的依据和下 一阶段工作的依据，如计划阶段的可行性分析报告和软件开发计划、需求分析 阶段的系统需求分析说明书、设计阶段的系统软件设计说明书、编码阶段的源 程序清单、测试阶段的测试报告、运行于维护阶段的软件维护报告等。 在实践中软件生命周期的瀑布模型暴露了很多缺点，最主要的问题是它缺 乏灵活性，很难面对和处理软件中存在的各种风险心。瀑布模型按照现代工业 的工程化生产模式，规定了严格的软件开发阶段和过程，忽略了软件开发本身 的特殊性，过于理想化。例如，一个很突出的问题是关于系统的需求分析。瀑 布模型假设对系统的功能需求可以预先严格精确定义，要求系统的需求分析在 软件设计前完成，并给出明确的、所有的需求定义，这在实际上往往是做不到 的。因为在系统_ 丌发之初，无论是领域专家、终端用户还是软件系统分析人 员，无论他们如何努力地调查研究与分析，也不可能对未来系统的一切需求都 定义得周到详尽，完整无缺1 2 引。往往是在以后的设计阶段甚至编码阶段，才发 哈尔演理t 人学t 学侦i 学位论义 现原来对系统的一切需求定义必须进行某些修改和补充，这样就会导致开发工 作的返工，延误软件交付时间，增加资源和费用的投入，降低软件的质量。 t计划 、 定义 弋 1， 、 j l 需求分析 、 e 3 n 软什殴计 i、 开 1 jli ，。，一 运行与维护 1 l 2 1 2 原型法 图2 1 软件生命周期的瀑布模型 f i g 2 - 1t h ew a t e r f a l lm o d e li ns o f t w a r el i f e c y c l e 按照传统的瀑布模型先要进行繁琐冗长的需求分析，将系统的需求完全确 定下来后再进行软件设计和编码测试，这正是造成系统开发困难的重要原因 拉3 。为了解决这个问题，出现了一种新的软件工程开发方法，这种软件方法是 原型法。 原型法开发模型的基本思想如下：首先取得基本的需求，迅速构造一个系 统原型；运行原型系统，对原型进行评价，提出修改意见；根据新需求，再实 现新一轮的系统原型；重复上述步骤，直到实现满意的最终系统。 原型法与传统瀑布法不同的地方是在开发的过程中引入了用户评价。系统 开发人员首先根据系统的最基本的需求，快速构造出一个原型系统，然后在计 哈尔滨理工大学工学硕仁学位论文 算机上运行这个原型系统，系统丌发人员与用户共同对这个原型进行评价。在 原型法中用，! ，成为了程序丌发的参与者，从而使用户提出的需求更加明确和具 体，使系统的丌发能够沿着f 确的方向进行。原型法工作流程如图2 2 所示。 图2 - 2 原型法工作流程图 f i g 2 - 2t h ew o r kf l o w c h a r t o f p r o t o t y p em e t h o d 原型法的主要优点是：系统开发人员与用户交流直接，消除了丌发人员与 用户之间的通信障碍，可以尽早地获得j 下确而完整的需求；开发过程简单，在 定程度上能适应需求的变化，设计与编程更快速、更准确，开发效率也显著 提高，而且提高了软件质量，总丌发费用也会减少。 然而使用原型法开发也存在一定的缺陷。如果用户不断地用新的需求否定 旧的需求，则软件开发总停留在重构一个新原型的阶段。更可怕的是，如果一 个经过多次修改已接近成功的系统模型突然被用户否定掉，中间修改的成果将 化为乌有。因为用户的需求常是不全面的和不明确的，在开发过程中不断引入 用户变化的需求会造成开发过程的不确定性他引。程序总是在不断地修改，使得 系统的规模难以控制，开发人员将迟迟拿不出一个完整的产品。 哈尔滨理工大学工学硕 学位论文 2 1 3 面向对象技术 面向对象是一种新的软件工程方法，新的程序设计范例，其基本技术是使 用对象、类、继承、封装、消息等基本概念进行程序设计和实现心引。 面向对象技术的基本思想是尽可能地运用人类的自然思维方式来构造软件 系统。现实世界的问题是由客观实体和实体之问的联系构成的，对象就是客观 实体的抽象。 面向对象方法继承了软件生命周期法总结的软件设计准则，同时又有自己 的技术特色。对于软件系统的分析与设计所面临的问题，面向对象方法有其自 身显著的优点嘞1 。 1 按照人类的自然思维方式，面对客观世界建立软件系统模型，有利于对 问题论域和系统责任的理解，有利于人员交流。对象、类、继承、封装、消息 等基本概念符合人类的自然思维方式，容易为人们理解和接受。用面向对象方 法进行系统与设计，所获得的结果容易与有关方面达成共识。 2 对需求变化的适应性。面向对象方法在对付需求的变化方面有较好的弹 性，它的封装机制使开发人员可以把最稳定的部分，即对象作为构筑系统的基 本单位，而把容易发生变化的部分，即属性与服务，封装在对象之内，对象之 间通过接口联系，使得需求变化的影响尽可能地限制在对象的内部。 3 支持软件复用。对象所具有的封装性和信息隐蔽等特性，使它容易实现 软件复用。对象类可以派生出新类，类可以产生实例对缘，这些就实现了对象 类的数据结构和操作代码的软构件的复用。面向对象程序设计语言的开发环境 一般都预定义了系统的动态连接库，提供了大量的公共使用的程序代码，免去 了重复编写代码，提高了软件开发的效率和质量。 4 可维护性好。系统由对象构成，对象包含了属性( 数据) 和服务操作两方 面，是一个独立的单元，对象之间通过消息联系。这样的系统一旦出现错误， 比较容易对其定位和修改，而且不至于牵一发而动全身。 2 2r u p 简介 随着软件规模的爆炸性增长，软件的可丌发性与可维护性同益成为业界关 心的话题。传统的丌发，如瀑布式丌发方法，已不能满足时刻变化的用户需 求，r u p 方法工f 是结合用户需求与软件开发而提出的一种通过迭代求精过程而 完成开发任务的一种软件工程方法托引。它集中了软件开发业界的经验，这些经 喻尔演理t 人学t 学坝i j 学位论义 验的主要提供者包括国际知名大公司如m i c r o s o f t 、o r a c l e 、h p 、i b m 等，结 合u m l 语言，从而形成软件开发方面一个有效的实现过程。 2 2 1r u p 二维开发模型 r u p 的活动主要在于创建和维护模型，而不是像传统软件开发方法一样集 中精力在大量的文档工作上。它在开发的早期就关注于整个软件体系结构的构 架，从而减小后期的重复劳动，增加可重用性和可维护性。它的整个开发过程 是由u s ec a s e 驱动的，包括从业务建模、需求分析到测试都是如此。整个开发 是一个连贯的、可跟踪的过程他。r u p 方法的一个显著的优势在于它可以多次 循环，通过多次细化迭代最终形成一个有效的解决方案。对于不断到来的新的 需求，该方法给提供了更多的弹性，更小的风险。 r u p 方法可以用二维坐标来表示，如图2 3 所示。横轴通过时间组织，是 过程展开的生命周期特征，体现开发过程的动态结构，用来描述它的主要过程 包括周期、阶段、迭代和里程碑等；纵轴表示软件开发中的各个工作流，描述 了开发过程的静态结构，它可以用活动、产物、工人和工作流等概念来表示 l 拍1 静 念 贸i 构 动态结构 图2 - 3 二维开发模型 f i g 2 - 3t w o d i m e n s i o n a lm o d e l o fd e v e l o p m e n t 哈尔滨理t 大学_ 学硕j ：学位论文 2 2 。2r u p 的动态结构 r u p 的动态结构从工程管理的观点将软件丌发过程分为初始阶段、规划阶 段、构造阶段、移交阶段，这4 个阶段组成一个软件丌发周期，每个阶段以一 个主要的罩程碑结束，两个连续的里程碑之间的时间跨度就是一个阶段i 舢1 。 1 初始阶段在该阶段通过识别所有与系统交互的外部实体，定义最终产 品视图，建立商业模型并确定项目的开发边界。该阶段的里程碑是生命周期目 标( l i f ec y c l eo b j e c t i v e ) ，它评价开发项目的基本生存能力。 2 规划阶段在初始阶段完成的目标基础上，设计整个体系结构，计划项 目开发所需的资源，编制完整的项目计划，排除项目中高风险的元素，建立项 目开发所需的环境。该阶段的里程碑是生命周期结构( l i f e c y c l ea r c h i t e c t u r e ) ， 它评估为丌发项目建立的详细目标和系统结构的选择。 3 。构造阶段构造阶段的主要活动是通过编制软件产品，并不断地改进项 目体系结构和项目方案，达到丌发出完整的产品的目标，这个阶段的重点是管 理并优化资源，控制丌发进度，完成功能测试。该阶段的罩程碑是初始功能旱 程碑( i n i t i a lo p e r a t i o n a lm i l e s t o n e ) ，它评估丌发的软件产品是否能够运行。 4 移交阶段将开发的软件产品交付给用户使用。该阶段的重点是确保软 件产品对用户来说是可用的，并通过用户的反馈，对软件产品进行调整。该阶 段的里程碑是产品发布( p r o d u c tr e l e a s e ) ，它评估初始阶段定义的最终产品是 否实现，同时决定是否开始下一个开发周期。 上述的4 个阶段每个阶段都可分解为一个或多个迭代( i t e r a t i o n ) ，这里所 说的迭代由一系列不同性质的活动组成，有具体的评价标准。每次迭代都包括 需求分析、设计、编写代码和测试，每次迭代都在前一次迭代的基础上进行， 每次迭代的结果是产生一个内部或外部可执行的产品版本，这个产品版本是最 终产品的一个子集。这样，经过多次迭代以后，软件增量式地发展，从而形成 最终的软件产品。 经典的瀑布模型的丌发过程是在一个丌发周期中按需求分析、系统设计、 编写代码、软件测试这样的丌发顺序进行。而r u p 的迭代过程是由一系列的 类似于瀑布模型的开发周期组成。 这样可以弥补由于不能一次性明确用户需求造成的需求不断变化的缺点， 从而在下次迭代过程中进行需求细化；可以通过在开发早期确定风险，增加产 品按照进度进入市场的可能性；还可以使开发人员明白存在的焦点问题，提高 开发效率。同时r u p 的迭代过程是受控的，一这表现在可以在项目计划中制定 哈尔滨理t 大学t 学硕一i ：学位论文 所需的项目迭代的个数、每个迭代所需的时间和所要达到的目标。 2 2 3r u p 的静态结构 r u p 采用了4 种基本模型元素对此进行阐述，分别为角色，活动，产品， 工作流程。角色定义了个人或团队的行为和职责，包括分析设计人员、开发编 程人员、测试人员、管理人员和辅助人员，一个开发人员同时可以是几个角 色，一个角色也可以由几个丌发人员柬共同承担，r u p 定义了多个角色，并对 每个具体的角色的行为和职责作了详细的说明| = 。活动即角色的行为，它是具 有明确目标的独立工作单元，说明角色如何去做。产品是由过程产生、修改或 使用的信息，它说明角色做什么。工作流程将角色、活动和产品串连起来，产 生具有可观察结果的活动序列，从而形成一个完整的项目开发过程。 r u p 中的工作流程由6 个核心过程工作流和3 个核心支持工作流组成，它 在项目开发过程中的作用非常重要，下面进行详细阐述懵引。 1 业务建模( b u s i n e s sm o d e l i n g ) 业务建模工作流的目的是理解开发组织的 结构和动态行为，确保所有参与人员对所开发的系统有共同的认识。建立的商 业模型包括业务u s ec a s e 模型和业务对象模型两部分。 2 需求( r e q u i r e m e n t s ) 需求工作流的任务是描述系统的需求，通过对需求 的功能及约束的提取、组织、文档化来定义系统的开发范围，使客户了解系统 所要解决的问题，即系统的功能。需求工作流的最主要的产品是u s ec a s e 模 型。 3 分析设计( a n a l y s i s & d e s i g n