UML建模技術(shù)在管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用

孫祖瓊 譚文兵 徐肇曄

（桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541004）

UML建模技術(shù)在管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用

孫祖瓊 譚文兵 徐肇曄

（桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541004）

針對(duì)電力企業(yè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，詳細(xì)探討了 UML建模技術(shù)從分析到實(shí)現(xiàn)過(guò)程在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。UML技術(shù)作為先進(jìn)的軟件工程學(xué)方法，對(duì)于電力系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

對(duì)象建模；建模語(yǔ)言；管理信息系統(tǒng)

企業(yè)管理信息系統(tǒng)（Management Information System簡(jiǎn)稱MIS），在當(dāng)今企業(yè)中運(yùn)用越來(lái)越廣泛，但是也越來(lái)越多的企業(yè)其內(nèi)部分工不但復(fù)雜，而且專業(yè)性強(qiáng)，企業(yè)和開(kāi)發(fā)人員目前較為關(guān)心的問(wèn)題是如何保證MIS開(kāi)發(fā)效果不僅顯著，而且所需費(fèi)用低、質(zhì)量高。軟件的發(fā)展歷程給人們積攢了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也領(lǐng)會(huì)過(guò)許多教訓(xùn)。人們意識(shí)到，要把握復(fù)雜問(wèn)題，最重要的是首先對(duì)問(wèn)題做一個(gè)科學(xué)的抽象處理，然后對(duì)抽象出來(lái)的結(jié)果建立出簡(jiǎn)明而準(zhǔn)確的表示規(guī)模。模型的建立不但能讓人們從整體上把握全貌，了解各個(gè)部件間的相互關(guān)系，而且能對(duì)整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)分解，避免人們過(guò)早糾結(jié)于各模塊實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的細(xì)枝末節(jié)中。這里需要指出的是，模型并非系統(tǒng)，兩者不能一概而論，但是又存在不可分割的聯(lián)系，從模型中能看出系統(tǒng)的特征和關(guān)鍵成分，也就是說(shuō)，模型能更簡(jiǎn)潔，更靈活的表示系統(tǒng)，但需有足夠精度。

當(dāng)今軟件開(kāi)發(fā)的主流方向是面向?qū)ο蠹夹g(shù)，目前應(yīng)用十分廣泛，它能模擬人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，并把現(xiàn)實(shí)世界抽象出來(lái)。UML是面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一建模語(yǔ)言，對(duì)于從需求分析開(kāi)始的軟件開(kāi)發(fā)，它將支持其全過(guò)程的開(kāi)發(fā)。UML能代表面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展方向，目前可以說(shuō)UML是可視化建模語(yǔ)言的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

本文以一個(gè)實(shí)際的供電企業(yè)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)臺(tái)帳管理模塊為例，詳細(xì)闡述了UML建模技術(shù)在MIS中的應(yīng)用，對(duì)于系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和算法并不過(guò)多討論。

1 需求分析建模

在口頭描述與系統(tǒng)圖之間，總是存在一定空白，UML中的用例圖，正好能對(duì)此空白進(jìn)行充分填補(bǔ)。它的建立，需要經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)人員和用戶進(jìn)行反復(fù)討論，需要開(kāi)發(fā)人員充分了解用戶需求，需要雙方對(duì)產(chǎn)品規(guī)格等需求達(dá)成共識(shí)，必須在此基礎(chǔ)上才能建立。建立之后往往還需要充分了解系統(tǒng)涉及的各類業(yè)務(wù)，對(duì)其一次次進(jìn)行完善，所以說(shuō)系統(tǒng)的用例圖并非一次就能做好，它能反映系統(tǒng)與外界的交互作用。為了描述系統(tǒng)的外部功能需求，需先對(duì)用例進(jìn)行定義。用例、角色、系統(tǒng)邊界是用例模型的主要構(gòu)件。模型中的例用語(yǔ)能對(duì)各個(gè)功能需求進(jìn)行相關(guān)描述，而角色的作用是對(duì)與系統(tǒng)功能相關(guān)的外部實(shí)體進(jìn)行描述，可以指用戶和外部系統(tǒng)。

用例的獲取方法是先找到執(zhí)行者，之后對(duì)執(zhí)行者提問(wèn)即可獲取用例。對(duì)供電企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)臺(tái)帳管理模塊進(jìn)行需求分析，首先抽象出系統(tǒng)的角色主要有：班組人員和生技科；之后同這些角色交流，目的是為了了解其對(duì)應(yīng)工作職責(zé)：班組人員維護(hù)線路、桿塔、避雷器、連接管以及交叉跨越等設(shè)備臺(tái)帳信息。班組可能對(duì)這些信息進(jìn)行修改，修改后并非馬上生效，需交由生技科審核通過(guò)后方可生效。當(dāng)班組修改這些信息時(shí)，需要等生技科審核之后，才能生效。班組在維護(hù)臺(tái)帳信息時(shí)，其電氣設(shè)備的基本型號(hào)需要生技科統(tǒng)一規(guī)范。生技科除開(kāi)審核臺(tái)帳信息以外，還需要位班組分配巡線線路、與廠站實(shí)時(shí)交流等。如圖1所示即為設(shè)備臺(tái)帳管理的用例圖。

圖1　設(shè)備臺(tái)帳管理的用例圖

不僅需要弄清主要角色和其他角色與系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題，而且還要弄清系統(tǒng)與外系統(tǒng)存在交互關(guān)系，捋清它們之間的關(guān)系后，用例圖能為我們提供大量的直觀信息。查閱用例和角色能了解設(shè)備臺(tái)賬管理的過(guò)程，這對(duì)尋找缺少的功能很有幫助。使用用例圖的優(yōu)點(diǎn)有許多，但最大的優(yōu)點(diǎn)就是能把需求分析文檔化和規(guī)范化，這是一種同客戶交流的很好渠道，能極大提升分析階段的效率，不僅如此，還能基于可視化建模，建立下一步概要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

MIS系統(tǒng)相對(duì)而言較復(fù)雜，一般情況下，對(duì)其進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即概要設(shè)計(jì)，常會(huì)選擇WINDOWS DNA的三層體系結(jié)構(gòu)。三層體系指的是數(shù)據(jù)層，應(yīng)用層和用戶層，其中設(shè)備和人員等信息歸入數(shù)據(jù)層中，而專業(yè)知識(shí)規(guī)則、臺(tái)帳處理流程等應(yīng)用業(yè)務(wù)規(guī)則歸入應(yīng)用層，用戶層是指為了方便用戶進(jìn)行操作，便于用戶了解運(yùn)行情況的相關(guān)顯示的人機(jī)交互界面。在可視化UML建模中，三層分布式體系結(jié)構(gòu)表現(xiàn)形式為服務(wù)包，即分別為數(shù)據(jù)、應(yīng)用和用戶服務(wù)包。對(duì)于應(yīng)用服務(wù)包來(lái)說(shuō)，主要是業(yè)務(wù)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)服務(wù)包中的類進(jìn)行詳細(xì)劃分，能將業(yè)務(wù)弄清楚，進(jìn)而滿足今后做詳細(xì)的設(shè)計(jì)、編碼的需要。類的劃分對(duì)系統(tǒng)分析至關(guān)重要，因?yàn)轭悘囊欢ǔ潭壬戏从车氖窍到y(tǒng)的行為。因此，UML建模時(shí)，熟知應(yīng)用服務(wù)包中類及其相互關(guān)系是最為重要的工作。在UML中主要有三種類的形式：邊界類、實(shí)體類和控制類。其中控制類主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)其他類的工作，控制類能控制用例圖中的時(shí)間順序，它幾乎存在于各個(gè)用例圖中。建模時(shí)，需將類與類間的關(guān)系列舉出，系統(tǒng)基本框架正是由此相互關(guān)系表現(xiàn)出來(lái)的，例如：繼承、關(guān)聯(lián)或依賴等。在這些關(guān)系中，相互間的關(guān)系也并非只有一類，可能一對(duì)多，也可能多對(duì)多。在業(yè)務(wù)方面，用UML中用類圖表示出類與類間的關(guān)系。順序圖中的合作圖，適合于一些業(yè)務(wù)時(shí)序性強(qiáng)的類和流程中。

針對(duì)設(shè)備臺(tái)帳管理模塊，關(guān)鍵類有：線路、桿塔、廠站、耐張段、避雷器、連接管、交叉跨越、臺(tái)帳審核控制、線路維護(hù)信息、桿塔維護(hù)信息、耐張段維護(hù)信息類。這些臺(tái)帳維護(hù)信息中，后三類由班組提交。而在審核臺(tái)帳的各類方法中，由臺(tái)帳審核控制類負(fù)責(zé)總的集成。很多實(shí)體都存在于線路上，如桿塔、避雷器、交叉跨越、耐張段等，而當(dāng)線路消失，這些實(shí)體也必將不復(fù)存在，這說(shuō)明這些實(shí)體與線路的關(guān)系屬于組合。在特定線路的某兩桿塔間，存在耐張段、交叉跨越位、連接管，它們與桿塔存在關(guān)聯(lián)，同時(shí)也與線路存在關(guān)聯(lián)，這即為2對(duì)多，屬于多對(duì)多中的一種。

類圖完整展現(xiàn)了各對(duì)象間的相互關(guān)系，理清這些關(guān)系，由于開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)編碼前能更了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)其保證設(shè)計(jì)合理性具有重大意義。對(duì)于分析人員來(lái)說(shuō)，工作量也能在很大成都上減輕，因?yàn)樗麄兡芨?jiǎn)便的對(duì)業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行修改和設(shè)計(jì)。尤其對(duì)于團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，其開(kāi)發(fā)效率的提升更能得到有利體現(xiàn)。

圖2　數(shù)據(jù)庫(kù)模型

3 詳細(xì)設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)指的是對(duì)擴(kuò)展階段和細(xì)化分析時(shí)的對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，主要指細(xì)化用戶類、數(shù)據(jù)服務(wù)類、應(yīng)用服務(wù)類等。我們?cè)敿?xì)設(shè)計(jì)的主要工作是：在中間業(yè)務(wù)層中，把含有抽象流程的應(yīng)用服務(wù)類進(jìn)行封裝，對(duì)于在軟件編程和維護(hù)時(shí)的流程圖繪制來(lái)說(shuō)，這能極大簡(jiǎn)化其類似過(guò)程。

類圖映射到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型如圖 2所示。耐張段、線路和桿塔這三個(gè)類中，任意兩個(gè)都兩兩相關(guān)聯(lián)。故在耐張段的表中，只要將桿塔引入作為外鍵，這樣做之后無(wú)需再在表中引入線路。如前所述，耐張段和桿塔關(guān)系為多對(duì)多，不過(guò)一個(gè)耐張段對(duì)應(yīng)兩桿塔，所以需要在耐張表中標(biāo)記“起始桿塔”、“終止桿塔”字樣。同樣的，避雷器、連接管和交叉跨越也應(yīng)如此。

4 現(xiàn)實(shí)

對(duì)類進(jìn)行編碼的階段即為現(xiàn)實(shí)階段，此階段包含界面、應(yīng)用、數(shù)據(jù)類的實(shí)現(xiàn)。選擇POWER BUILDER來(lái)進(jìn)行前臺(tái)開(kāi)發(fā)。在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，在數(shù)據(jù)部分還將結(jié)合POWERDESIGNER開(kāi)發(fā)工具共同實(shí)現(xiàn)，所以在應(yīng)用服務(wù)包中特定類的實(shí)現(xiàn)將是實(shí)現(xiàn)部分的主要工作，對(duì)于細(xì)節(jié)部分主要是弄清類的屬性、操作的編碼和算法的設(shè)計(jì)。

5 總結(jié)

本文運(yùn)用UML建模技術(shù)，對(duì)面向?qū)ο筮M(jìn)行分析，設(shè)計(jì)和編程。這些過(guò)程的實(shí)現(xiàn)不僅需運(yùn)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)方法，而且還需要基于電力行業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)。從實(shí)現(xiàn)過(guò)程來(lái)看，UML建模技術(shù)的各類優(yōu)點(diǎn)如標(biāo)準(zhǔn)性、可視化、自動(dòng)化等，使得軟件開(kāi)發(fā)人員能更方便在該平臺(tái)上做各種開(kāi)發(fā)，尤其諸如電力MIS此類相對(duì)復(fù)雜的軟件，更是意義重大，應(yīng)用前景十分廣闊。

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Application of unified modeling language technology to development of management information system

This paper discussed the application of UML technology to design and development of management information system of power system of which involved the process from analysis to fulfillment. As an advanced software engineering methodology, UML technology is worthy to be applied in the application software development for power system.

Object modeling; unified modeling language; management information sustem

TP315

A

1008-1151(2015)10-0008-02

2015-09-10

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目 (201410595003;201510595027;201510595200）。

孫祖瓊（1990－），男，桂林電子科技大學(xué)學(xué)生，研究方向?yàn)殡姎怆娮釉O(shè)備開(kāi)發(fā)；譚文兵（1991－），男，桂林電子科技大學(xué)學(xué)生，研究方向?yàn)殡姎怆娮釉O(shè)備開(kāi)發(fā)；徐肇曄（1994－），男，桂林電子科技大學(xué)學(xué)生，研究方向?yàn)殡姎怆娮釉O(shè)備開(kāi)發(fā)。