基于模型驅(qū)動(dòng)的中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)△

張季，周金海

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

基于模型驅(qū)動(dòng)的中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)△

張季，周金海*

(南京中醫(yī)藥大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

中藥飲片作為中藥企業(yè)產(chǎn)品的主要形態(tài)之一，其生產(chǎn)狀況一直較為落后，要實(shí)現(xiàn)中藥飲片企業(yè)的現(xiàn)代化管理，需要采用先進(jìn)的技術(shù)和方法實(shí)現(xiàn)其企業(yè)信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)中國(guó)特色與國(guó)際接軌。模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)為企業(yè)信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)制定了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，可以使企業(yè)信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)更為高效，開(kāi)發(fā)過(guò)程中分析得到的模型與數(shù)據(jù)更加具有繼承價(jià)值。本文敘述了以模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)為指導(dǎo)、實(shí)現(xiàn)中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)規(guī)范化開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵步驟。

中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)；模型驅(qū)動(dòng)架構(gòu)；企業(yè)建模

中醫(yī)藥是我國(guó)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的典型代表。近年來(lái)，隨著一系列扶持、鼓勵(lì)中藥產(chǎn)業(yè)政策的頒布、實(shí)施，我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，2012年前三季度。中藥商品進(jìn)出口額24.3億美元，同比增加10.53%，其中，出口額18億美元，同比增長(zhǎng)7.20%；進(jìn)口額為6.3億美元，同比增加21.32%。但是，前三季度大陸對(duì)臺(tái)灣的中藥材及飲片的出口額僅為1 997萬(wàn)美元，同比下降49%[1]。這說(shuō)明中藥飲片行業(yè)發(fā)展的滯后性已經(jīng)極大地阻礙了中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的國(guó)際化發(fā)展，所以無(wú)論從質(zhì)量管理還是生產(chǎn)流程上都迫切需要采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)中藥飲片企業(yè)信息化、科技化的發(fā)展進(jìn)程。作為中藥產(chǎn)品主要形態(tài)之一的中藥飲片，是指將中藥材經(jīng)過(guò)凈選、洗滌、整理、切片、干燥、炮制等一系列程序加工形成的供中藥方劑或用于中醫(yī)臨床治療、預(yù)防的藥物。目前，我國(guó)從事中藥飲片加工的生產(chǎn)企業(yè)約有700余家[2]，其中仍有大部分企業(yè)采用家庭手工作坊式的生產(chǎn)方式，為扭轉(zhuǎn)中藥飲片行業(yè)發(fā)展的滯后性給中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)國(guó)際化發(fā)展帶來(lái)的負(fù)面影響，迫切需要以先進(jìn)的現(xiàn)代化科學(xué)手段來(lái)調(diào)整和改革中藥飲片生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程、企業(yè)管理模式、產(chǎn)品銷(xiāo)售方式等。

1 中藥飲片產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及發(fā)展戰(zhàn)略

中藥飲片企業(yè)是中藥制造行業(yè)的重要組成部分之一。臨床中藥主要由經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)炮制技術(shù)處理而成的中藥飲片以及以中藥飲片為原料生產(chǎn)的中藥制劑構(gòu)成，而非原生態(tài)藥材。中藥飲片產(chǎn)品存在利潤(rùn)低、客戶多元化、對(duì)其生產(chǎn)原料中藥材具有較高依賴性等特點(diǎn)。因而，中藥飲片企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展需要全面分析中藥飲片產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的現(xiàn)狀，針對(duì)目前中藥飲片企業(yè)存在的產(chǎn)品生產(chǎn)方式落后、經(jīng)營(yíng)模式陳舊、客戶多元化等制約企業(yè)科技化發(fā)展的因素，綜合考慮其行業(yè)特點(diǎn)，從管理、生產(chǎn)、質(zhì)檢、銷(xiāo)售等各個(gè)環(huán)節(jié)制定其科技化發(fā)展戰(zhàn)略，才能實(shí)現(xiàn)中藥飲片產(chǎn)品“從田頭到口頭”全面信息化管理的現(xiàn)代化藍(lán)圖。

在數(shù)字化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的今天，走信息化管理道路，是中藥飲片企業(yè)轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)模式、提升客戶服務(wù)質(zhì)量的有效手段；是中藥飲片企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的成功捷徑；同時(shí)也是完善決策水平的必經(jīng)之路。通過(guò)企業(yè)管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、原料采購(gòu)、生產(chǎn)銷(xiāo)售、質(zhì)量監(jiān)控、客戶關(guān)系等較為全面的信息化管理模式。同時(shí)，信息技術(shù)的發(fā)展也可為企業(yè)提供大量?jī)?chǔ)備數(shù)據(jù)，如:以管理及生產(chǎn)數(shù)據(jù)為代表的內(nèi)部數(shù)據(jù)，以客戶及生產(chǎn)原料信息資源為代表的外部數(shù)據(jù)等。中藥飲片產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要充分地、有效地利用這些數(shù)據(jù)資源。

2 驅(qū)動(dòng)體系架構(gòu)(MDA)

中藥飲片企業(yè)管理信息系統(tǒng)是一般的企業(yè)管理信息系統(tǒng)在特定領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。通常，在企業(yè)管理信息系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)直至實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，其核心內(nèi)容即為企業(yè)建模。企業(yè)建模既是企業(yè)信息集成的決策支持工具，同時(shí)又是實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)方法的集合。目前，企業(yè)建模主要包括結(jié)構(gòu)化的建模方法和面向?qū)ο蟮慕７椒ā?/p>

結(jié)構(gòu)化的建模方法主要有：歐盟的CIMOSA(CIM Open System Architecture)方法、法國(guó)波爾多大學(xué)的GRAI-GIM(Graph with Results and Activities Interrelated)方法、美國(guó)普度大學(xué)的PERA(Purdue Enterprise Reference Architecture)方法、荷蘭BAAN公司的DEM(Dynamic Enterprise Modeling)方法、德國(guó)Saarland大學(xué)A.W.Scheer教授提出的ARIS(Architecture of integrated Information System)方法、清華大學(xué)陳禹六教授提出的SLA(Stair Like CIM system Architecture)方法等[3]；而面向?qū)ο蟮慕７椒ㄖ饕侵附y(tǒng)一建模語(yǔ)言(Unified Modeling Language，UML)。

通常結(jié)構(gòu)化建模方法主要針對(duì)企業(yè)工程領(lǐng)域，是傳統(tǒng)的企業(yè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)主要采用的模式，具體過(guò)程為：首先建立企業(yè)的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀模型，通過(guò)模型分析，優(yōu)化企業(yè)業(yè)務(wù)流程，對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行重組，進(jìn)而建立企業(yè)的設(shè)計(jì)模型，并以設(shè)計(jì)模型文檔作為實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主要依據(jù)。這類(lèi)方法一般無(wú)法直接將業(yè)務(wù)模型轉(zhuǎn)換成企業(yè)信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基本代碼，而是需要人工實(shí)現(xiàn)編碼。面向?qū)ο蠼７椒⒆阌谲浖こ填I(lǐng)域，與結(jié)構(gòu)化建模方法的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有相同之處但其側(cè)重點(diǎn)不同，更強(qiáng)調(diào)模型的通用性和可擴(kuò)展性。因此，有研究人員試圖集成這兩種建模方法的優(yōu)點(diǎn)，在企業(yè)信息系統(tǒng)建模過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各階段模型的有效映射，逐步規(guī)范化，最終以智能化的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)編碼，以人工編碼為輔助，提高系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效率。

2001年7月對(duì)象管理組織OMG(Object Management Group)發(fā)布的軟件開(kāi)發(fā)框架MDA(Model Driven Architecture)包含4類(lèi)模型，分別對(duì)應(yīng)著軟件生命周期中的4類(lèi)模型：①計(jì)算獨(dú)立模型(Computer Independent Mode，CIM)，即需求模型；②平臺(tái)獨(dú)立模型(Platform Independent Mode，PIM)，即分析模型；③平臺(tái)特定模型(Platform Specific Mode，PSM)，即設(shè)計(jì)模型；④CODE，即實(shí)現(xiàn)模型[4]。

MDA的核心思想是采用模型技術(shù)來(lái)規(guī)劃控制軟件開(kāi)發(fā)每一步驟的進(jìn)行，從計(jì)算無(wú)關(guān)、平臺(tái)無(wú)關(guān)、平臺(tái)特定3個(gè)不同的角度，通過(guò)系統(tǒng)需求收集、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)等活動(dòng)的進(jìn)行，采用建模和模型轉(zhuǎn)換技術(shù)，逐步建立系統(tǒng)CIM、PIM、PSM模型，經(jīng)過(guò)不斷遞歸優(yōu)化，最終生成企業(yè)信息系統(tǒng)代碼，直至目標(biāo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，MDA軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖1所示。

圖1 MDA軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程

3 基于MDA的中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)框架開(kāi)發(fā)過(guò)程

目前，MDA技術(shù)已經(jīng)得到了企業(yè)界的廣泛認(rèn)同和應(yīng)用，很多行業(yè)的眾多企業(yè)或組織已經(jīng)把MDA作為軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的指導(dǎo)框架[6]，中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)以MDA作為其軟件開(kāi)發(fā)方法和標(biāo)準(zhǔn)，是行業(yè)信息化建設(shè)先進(jìn)性的一個(gè)重要體現(xiàn)。具體開(kāi)發(fā)步驟可總結(jié)為以下幾種模型建立演化的過(guò)程。

3.1 用戶需求模型

以用戶需求為視角，形成用戶業(yè)務(wù)需求模型，即暫時(shí)不從軟件角度考慮如何實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求，而是僅生成用戶理解的需求規(guī)范。具體構(gòu)建過(guò)程為：由業(yè)務(wù)調(diào)研人員通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、實(shí)地訪談等形式向客戶獲取業(yè)務(wù)需求信息；將需求信息進(jìn)行整理分類(lèi)，歸納出該中藥飲片企業(yè)特有的特征和中藥飲片行業(yè)共有的共性特征；從中藥飲片企業(yè)特有特征信息中抽象出該企業(yè)業(yè)務(wù)模型；從中藥飲片行業(yè)共性特征中抽象出領(lǐng)域模型，綜合整理最后形成用戶需求規(guī)范。這相當(dāng)于MDA中的CIM。

3.2 系統(tǒng)需求模型

以系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)為視角，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)用戶需求模型的抽象處理，建立系統(tǒng)需求模型，形成系統(tǒng)需求規(guī)范。具體構(gòu)建過(guò)程為：系統(tǒng)分析人員根據(jù)之前形成的中藥飲片企業(yè)的用戶需求規(guī)范，實(shí)現(xiàn)在企業(yè)用戶業(yè)務(wù)需求模型的系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)換過(guò)程中，建立描述系統(tǒng)的組織架構(gòu)、功能模型和過(guò)程模型等信息載體。生成的系統(tǒng)需求規(guī)范相當(dāng)于MDA中的PIM。

以中藥飲片炮制生產(chǎn)過(guò)程為例，炮制生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能模型見(jiàn)圖2，在炮制生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能模型基礎(chǔ)上抽象出的炮制生產(chǎn)管理系統(tǒng)過(guò)程模型見(jiàn)圖3。

圖2 炮制生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能模型

圖3 炮制生產(chǎn)管理系統(tǒng)過(guò)程模型

3.3 業(yè)務(wù)對(duì)象模型

以業(yè)務(wù)服務(wù)對(duì)象關(guān)系為視角，分析抽取用戶需求模型中的數(shù)據(jù)實(shí)體進(jìn)而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)象模型的構(gòu)建。具體構(gòu)建過(guò)程為：由CIM層信息視圖中涉及到的實(shí)體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到業(yè)務(wù)對(duì)象關(guān)系模型，如圖4所示；并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成為可以基于實(shí)體關(guān)聯(lián)而進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)模型；由CIM層的過(guò)程視圖得到業(yè)務(wù)流程模型。

圖4 業(yè)務(wù)對(duì)象關(guān)系模型

3.4 系統(tǒng)構(gòu)件模型

以系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理結(jié)點(diǎn)為視角，抽象系統(tǒng)需求模型進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)件模型的建立。具體構(gòu)建過(guò)程為：通過(guò)進(jìn)一步與業(yè)務(wù)需求人員溝通，由系統(tǒng)分析人員根據(jù)用戶需求規(guī)范和系統(tǒng)總體需求規(guī)范抽象出所需的構(gòu)件，如圖5所示。通過(guò)分析需要進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的構(gòu)件的需求，從而生成構(gòu)件需求規(guī)范。構(gòu)件需求規(guī)范主要包括構(gòu)件需求文檔和構(gòu)件需求模型。相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)從PIM模型到PSM模型的轉(zhuǎn)換。

圖5 系統(tǒng)構(gòu)件分析模型

3.5 數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型的建立則是根據(jù)每個(gè)構(gòu)件的需求規(guī)范，設(shè)計(jì)構(gòu)件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性。該階段的主要活動(dòng)為：軟件開(kāi)發(fā)人員在系統(tǒng)分析人員的指導(dǎo)下，依據(jù)構(gòu)件需求規(guī)范建立的全面的、準(zhǔn)確的、規(guī)范化的PIM，通過(guò)圖形或文本描述相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，如圖6所示。并用功能建模實(shí)現(xiàn)功能描述，以界面建模實(shí)現(xiàn)界面描述；根據(jù)構(gòu)件類(lèi)型、集成實(shí)現(xiàn)技術(shù)的特征，軟件開(kāi)發(fā)人員選擇或定義相應(yīng)的轉(zhuǎn)換規(guī)則，并通過(guò)轉(zhuǎn)換工具執(zhí)行相應(yīng)規(guī)則來(lái)完成PIM到PSM的轉(zhuǎn)換。

圖6 關(guān)系模式數(shù)據(jù)模型

3.6 生成代碼

該階段的目的是通過(guò)工具將PSM轉(zhuǎn)換成第三代編程語(yǔ)言(3GL)表示的代碼，例如C/C++，Java等。其包含的主要活動(dòng)有：①生成代碼。軟件開(kāi)發(fā)人員根據(jù)編程語(yǔ)言或平臺(tái)，定義相應(yīng)的代碼生成規(guī)則，由代碼生成工具執(zhí)行該規(guī)則，將PSM轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼框架，例如使用EMF(Eclipse Modeling Framework)可以將PSM模型轉(zhuǎn)換為Java代碼；②編碼。軟件開(kāi)發(fā)人員首先對(duì)根據(jù)模型自動(dòng)生成的代碼進(jìn)行完善，然后人工添加必要的實(shí)現(xiàn)代碼，最后編譯完成可運(yùn)行的構(gòu)件版本；③構(gòu)件組裝。軟件開(kāi)發(fā)人員按照系統(tǒng)總體架構(gòu)及應(yīng)用系統(tǒng)的PIM對(duì)構(gòu)件進(jìn)行拼裝，實(shí)現(xiàn)組裝構(gòu)件；④系統(tǒng)搭建。將構(gòu)件組裝、部署到構(gòu)件運(yùn)行結(jié)點(diǎn)，通過(guò)SQL代碼生成數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和表，就形成了一個(gè)基于用戶業(yè)務(wù)需求、通過(guò)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的特定領(lǐng)域內(nèi)的企業(yè)信息管理系統(tǒng)軟件。

4 小結(jié)

通過(guò)對(duì)中藥飲片產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)的分析，初步確定其企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，即信息化、科技化技術(shù)在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。采用先進(jìn)的方式構(gòu)建中藥飲片企業(yè)信息管理系統(tǒng)是規(guī)范行業(yè)信息化發(fā)展的有效手段。以模型設(shè)計(jì)為核心，基于MDA的中藥飲片企業(yè)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，極大程度地減少了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)手動(dòng)編碼的高度依賴性;可以有效地解決當(dāng)前企業(yè)信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中存在的用戶與系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)人員交流障礙、系統(tǒng)分析文檔復(fù)用率低、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)周期較長(zhǎng)等諸多問(wèn)題;為中藥飲片企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)信息化管理提供優(yōu)質(zhì)方案。MDA的核心是模型和映射規(guī)則，通過(guò)各階段模型間的映射以及少量人工策略實(shí)現(xiàn)模型轉(zhuǎn)換，并在模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中可直接生成底層代碼，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)行為從編碼過(guò)程到建模過(guò)程的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)模型層面的軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)，為系統(tǒng)建立良好的可擴(kuò)展性。

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TheInformationSystemDevelopmentofProcessedChineseMateriaMedicaEnterprisesBasedonModel-DrivenArchitecture

ZHANG Ji，ZHOU Jin-hai*

(InformationTechnologyInstitute，NanjingUniversityofTraditionalChineseMedicine，Nanjing210023,China)

Processed Chinese Materia Medica as the main form of Trditional Chinese Medicine enterprise products，the production situation has been lagging behind.To achieve modernized management of Processed Chinese Materia Medica enterprises，the advanced technologies and methods of enterprise information systems is needed，thus make Chinese characteristics meet international standards.The model-driven architecture supply norms and standards for the development of enterprise information systems，make the development of enterprise information systems more efficient，and data analysis more inherited value.This paper describes the key steps in the model-driven architecture guided standardization development of Processed Chinese Materia Medica enterprise information systems.

Processed Chinese Materia Medica enterprise information systems；Model-driven architecture，Enterprise modeling

2013-05-14)

江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目——工業(yè)部分(BE2011012)

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周金海，教授，研究方向：醫(yī)學(xué)信息學(xué)；E-mail：zhoujh2003@126.com