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基于UML的科研项目管理信息系统建模
 
作者: 周岩 王旭辉
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 2021-7-23 
 
编辑推荐:
文章主要介绍了从高校科研项目管理的实际需要出发,应用面向对象的UML建模技术,开发一个通用的包括科研项目申报、评审、过程管理的科研项目管理信息系统。实现对科研项目相关信息的高效、智能的管理,提高科研项目管理工作的效率等相关内容。
本文来自于《福建电脑》,由火龙果软件Anna编辑、推荐。

1、引言

目前高等院校的主要任务包括两个方面:一个是教学,一个是科研。随着科技的发展,检验高校综合实力的重要指标逐渐向科研活动和科研能力方面倾斜,近年来随着国家对科技活动的逐渐重视和资金投入的增多,高校的科研工作量也在逐年增加[1]。为提升一线教师的科研能力,许多高校结合自身发展现状,自筹经费,针对不同层次设立校内科研基金,以项目的形式给予资助。作为申请高层次项目的实践演练,大大提高了一线教师参与科研的积极性。目前我校设立了青年基金和博士基金。本着使项目管理更科学、方便的目标,本文使用面向对象技术基于UML对科研项目管理系统进行分析和设计。

面向对象分析与设计(OOA&OOD)方法的发展在80年代末至90年代中出现了高潮,UML是这个高潮的产物[2]。UML(Unified Modeling Lan-guage,统一建模语言)它不仅统一了Booth、Rum-baugh和Jacobson的表示方法,而且对其作了进一步发展,并于1997年11月被OMG接受为工业标准,成为大众所接受的标准建模语言[3]。UML作为标准建模语言,它的定义包括UML语义和UML表示法两个部分[4]。通常使用九种图中的几种来描述系统:其中用例图、类图、对象图、构件图、配置图用来建立系统的静态模型,主要描述需求和构造系统结构;而顺序图、状态图、活动图和协作图用来建立系统的动态模型,主要是描述系统的行为。

2、需求分析

2.1系统功能分析

结合现阶段高校科研管理部门的工作职能,从科研项目管理的内容、流程出发,根据系统的实际需求,我们归纳出科研项目管理信息系统需要实现如下基本功能:项目申请、项目审批、项目进度、项目终结和项目统计报表等信息的网络化管理。实现基于网络的基本信息录入、上传功能;实现对项目相关信息的查询、增加、修改、删除的功能;实现对项目信息的审核、统计和汇总的功能。

科研项目管理信息系统的主要用户包括:一般科研人员、科研秘书、科研管理人员、系统管理员和评审专家,各用户通过网络协同工作。其中科研管理人员负责对科研信息的全面管理工作;科研秘书负责所在系的科研信息管理工作;而一般科研人员负责提供科研成果并具有查询功能;系统管理员主要进行系统维护和用户管理等工作;评审专家的主要工作是对项目进行立项筛选和评审。

2.2系统用例分析

在使用面向对象方法,基于UML的建模过程中,系统需求分析的结果可以用一个用例(UesCase)模型表达。

1.创建用例图

用例图(UseCasediagram)从用户的角度描述系统的功能,并指出各功能的操作者。它主要由用例、参与者和关系组成。其中用例被用来描绘一个系统外在可见的需求情况,被用来创建和验证被提议的设计,并确保该设计满足所有的需求。通过全面、认真地定义用例,可把用户对系统的功能需求比较准确地在用例中表达出来[5]。以执行者的角度看,用例应该是一个完整的任务,一个用例的行为经常是在一个相对较短的时间段内完成。参与者是与所建系统进行交互的人、物或系统等。用例描述系统内的一切,而参与者描述系统外的一切。关系是事物之间相互联系的方式,主要有包含(Include)、扩展(Extend)和泛化(Generalization)三种关系。包含表示:一个基本用例的行为包含了另一个用例的行为;扩展表示:基本的用例由另一个用例的功能扩展而来;泛化又被称作继承,表示其中一个元素是其他元素的一种。

从系统的参与者对系统的使用情况,以一般科研人员、和科研管理人员为例得到如下系统顶层用例图:科研人员用例图1、科研管理人员用例图2。

图1科研人员用例图

科研人员(即普通教师)只能浏览自己的项目信息,进行科研项目信息的申报、修改、删除;个人的项目申请必须提交本部门科研秘书审核通过才能作为正式数据;并可以对个人基本信息、密码进行修改。

此外,对已经审核通过的项目信息科研人员不能进行修改、删除,也就是说科研人员在进行修改、删除著作信息时系统要进行审核检查,检查相关信息是否已被科研秘书审核通过,因此把审核检查抽象为一个用例,修改、删除相关内容时都要使用此用例。

图2科研管理人员用例图

科研管理人员是校科研处的工作人员。主要对科研秘书提交上来的科研项目信息进行常规管理;通过平台对项目管理评价指标进行设置、调整;在线组织专家对校级项目进行立项评审和筛选;进行年度科技信息统计等多项工作。另外科研管理人员还负责在科研处网站上发布公告和通知、上传文件。

在分析得到系统级顶层用例后,可以继续对顶层用例图中的每一个用例进行分析和细化,从而得到低一层次的用例图,以便对系统的要求和目标深入理解。下面以项目申报、审批用例为例来进行细化设计。如图3所示。

图3项目申报、审批用例图

2.3系统静态模型

系统静态视图主要用于对软件系统进行结构建模,不描述与时间有关的系统行为。类图描述了系统中的类及类与类之间的关系。是系统中静态视图的一部分。

构建面向对象模型的基础是寻找正确的类、对象。其中对象可以是控制和操作的实体;类是支持继承的抽象数据类型,是对具有相同属性和行为的一个或多个对象的描述。

在定义了类之后就可以定义类与类之间的关系,类与类之间最常见的关系,是关联关系和泛化(即继承)关系。

通过对本系统中的用例分析发现系统中的类,确定类的属性和主要操作,以及各种类之间的关系。下面我们给出用户类及其子类类图,如图4所示。

图4用户类及其子类类图

其中,科研人员、科研秘书、科研管理人员、专家、系统管理员与人员之间是泛化(即继承)关系。

2.4系统动态模型

建立静态模型后,为了体现系统的动态特征,需建立系统的动态模型。系统的动态模型可以用交互图、状态图和活动图来表示。通过对系统中主要的用例和对象类绘制这些图形,来分析系统的行为,印证和修改系统的静态结构。

本节使用专家进行科研项目立项评审的活动图对项目涉及的部分用例进行动态行为描述。如图5所示。

图5项目立项评审活动图

项目立项评审是对多个项目的评审活动。其中立项指标权重的设置尤为重要。在评审的过程中,系统为专家用户提供相应的表格,专家根据判断为各项评价指标录入分值,系统自动进行指标权重的计算;打分通常要进行两到三次,最终得出最后权重。

3、结语

论文从理论和应用两个方面,立足于软件工程思想,结合管理信息系统理论,基于UML对高校学院级的科研项目管理进行了系统建模。从方便适用出发,以河南工程学院的实际情况为依托,从科研项目管理的实际需求,制定了系统的总体方案;使用面向对象的方法,对系统进行了需求分析,进而完成了对系统的设计和功能的实现。

   
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