面向服务的分析与设计

面向服务的分析与设计（精选10篇）

面向服务的分析与设计 第1篇

1.1 项目背景

美国著名质量管理学家朱兰曾说过:20世纪是生产率的世纪, 21世纪是质量的世纪。我国从20世纪70年代末引入质量管理标准以来, 绝大部分应用都在制造行业。随着体系的运行和人们认识的发展, 质量管理逐步运用到制造业以外的其他行业。当前和今后一个时期, 大量服务行业、运营商、行政机构等相继开展质量管理体系认证运行工作, 运用质量体系规范各项工作已经成为大势所趋。

质量管理体系运行过程中已经暴露出一些共性问题, 因此能不能更好地运行体系要求、圆满完成相关核心服务工作、提升质量管理控制应用水平, 搭建一个基于内部网络的质量管理综合信息平台成为一项重大而紧迫的现实课题。

1.2 国内外研究概况

目前, 国外质量管理信息系统软件运用比较成熟, 尤其在德国、日本等发达国家。而我国国内, 在各行各业大力推行质量管理体系的背景下, 质量信息系统 (QIS) 软件也在2000年以后迅速发展。

综合国内外目前已成形的质量管理系统软件, 可以将其大致上分为三种类型:一是以整个质量管理体系为对象, 系统涵盖标准的各方面要求, 但开发难度大、周期长, 适合于有扎实质量管理工作基础的单位。二是以质量控制为主线展开研究、把握质量管理的过程控制这一核心内容, 相对开发比较容易, 对于大多数单位而言有较好的实用性和适应性。三是针对某一过程或数据分析的元质量控制与问题诊断, 某种意义上作为一种质量工具而非系统存在, 虽然有独到之处, 但是研究面过窄, 功能较少。

1.3 项目目标

本文分析和设计的质量管理信息系统 (QMIS) 属于第二类。希望能以质量闭环控制过程为主线, 把质量管理与业务相关的进度、人员、资料、费用等有机地结合在一起, 形成集成的信息系统, 并且接口可扩展;采用数据库的管理方式, 进行质量数据的实时录入和信息的动态管理, 引入适当的数据分析, 对共性的控制需求包括顾客满意度、人员、成本等提出一些分析评价机制;达到满足行业服务标准的同时, 也符合ISO 9000质量标准和信息化的要求。

2 需求分析

为了确保开发出的应用系统不与实际工作脱节, 应细致地开展有针对性的需求分析工作。质量管理信息系统的需求具有涉及领域多、范围广、复杂、多变等特点, 需要通过问题识别、分析与综合、制定规格说明、评审等工作, 全面理解用户对质量管理的各项要求, 准确表达所接受的用户需求, 分析可采用结构化方法、动态分析法等。

由于面向的企业或单位类型、服务产品的不同, 以及管理目标的差别, 系统的功能结构通常会有一些差异, 但质量管理必经三个阶段:质量计划、质量控制和质量改进。系统功能需涵盖三个阶段, 同时突出“文件化管理, 强调过程控制”。

2.1 基本结构分析

以往的信息系统往往从某一个方面进行管理, 没有整体信息综合与把握。现代的竞争要求从全员、全过程、全方位地去提升管理水平, 可从以下三个方面着手:一是构建一个与单位或企业相匹配的的质量管理信息系统, 标准化地监督和控制整个质量管理流程;二是搭建分布式数据管理平台, 将各种相关信息进行整合, 实现科学地统计分析, 为工作的决策和改进提供最有效的依据;三是实现质量管理系统与其他信息数据系统的集成。

QMIS内容覆盖与核心业务相关的人、财、物等各方面信息, 可以集成资源、财务等各现有系统。通过质量信息的收集、传递、处理、反馈和改进来完成质量管理工作。功能结构如图1所示。

2.2 组织结构和质量职能分析

业务单位在贯彻质量体系要求和开展信息化工作中, 都需要把握组织结构和相应承担的质量职责, 明确体系中采纳的要素和要素采纳的程度, 职能部门的重新组织以及人员的调整等。

一般单位的组织结构从纵向上可分为三层, 即管理层、计划层和执行层, 在此结构中, 计划层接受管理层下达的命令, 然后向执行层传达计划或命令, 并逐级向上一层反馈信息;横向可分为质量计划、设计、服务提供、人员培训、设备检测、顾客满意度调查等, 如图2所示。

2.3 质量信息流分析

质量信息的流转是在质量管理体系的持续改进过程中实现的。两个方面的信息值得特别关注:一是内部的质量管理四大过程在计划、执行、检查、处理 (PDCA) 中产生的增值信息;二是与外部顾客交流产生的信息, 如图3所示。

2.4 关键技术

整个系统开发的关键技术包括需求分析、信息要素识别与分析评价、数据库设计、异构数据库集成技术以及安全性设计等。

质量信息分析评价可采用AHP和权重等统计分析的方法, 结合实用的Excel、Minitab等数据分析工具, 形成控制图、排列图、因果图、散点图等统计控制图形, 拟定符合本单位实际的人员、设备等目标评测算法, 并且可以拓展网上的QC小组活动和六西格玛项目应用研究。

数据库设计是指对于一个给定的应用环境, 构造最优的数据库模式, 建立数据库及其应用系统, 使之能够有效地存储数据, 满足各种用户的应用需求 (信息要求和处理要求) 。质量管理信息系统的数据库设计, 可通过需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、验证设计等步骤, 建立质量数据模型。设计过程中应考虑多种约束, 处理好信息模型与概念模型, 概念模型与数据模型的转换关系, 数据库的合理与否直接影响系统性能, 是衡量质量管理信息系统开发工作好坏的重要指标之一。

3 系统设计

系统设计主要包括三部分内容:数据库设计、功能模块开发、通信网络建设。系统一般由三层结构组成, 包括硬件资源层、应用层和用户层。在应用层当中, 软件采用模块化开发方式, 基于不同的过程和管理对象划分各个功能模块。各个模块之间相对独立, 通过数据库调用系统资源, 既保证各个子模块的安全性, 又提高了系统的操作性, 并为系统的二次开发提供便利。

3.1 系统总体设计

现代质量管理具有“三全管理”的特性, 即全员、全过程和全方位的参与质量管理。因此, 质量管理信息系统具有不同于其他系统的特殊性, 系统可以根据自身需求灵活采取B/S模式、C/S模式或混合模式。用户显示层作为管理者和用户与系统进行交互的平台, 岗位操作人员可以进行数据录入;业务逻辑层自动处理录入信息, 形成相应的图表;质量数据和信息可以保存在大型数据库Oracle中, 系统能够快速获取相关信息, 形成一整套的质量评估结果。

3.2 系统体系设计

成功的集成系统必须在完整的收集数据的同时, 降低对这些系统的耦合等级, 保持质量管理信息集成系统的稳定。在制定质量管理信息系统方案的时候, 以下方面必须充分重视:

统一的质量管理信息化平台的规划。平台至少应包括硬件、网络、信息库、总体数据规划。总体规划可以降低工作量, 使各类数据集成后的系统更加稳定。同时需要预想未来可能为平台更新技术的情况, 为整合新的技术留下空间。

系统应用功能的规划。充分结合行业自身的业务特点, 进行系统功能需求分析, 形成质量管理信息模型。通过规划设计, 准确地把握质量管理功能的应用要求, 逐步优化各项工作流程, 在详细的业务数据分析和科学的评价机制基础上完成系统设计。

质量管理过程能力评估及决策支持的规划。对于业务实现中开展的与顾客满意度、管理、人员、设备、财务等相关工作过程逐条梳理, 形成综合的能力评估报告, 针对随机服务系统可采用仿真技术进行评估。通过系统能够实现质量管理自动化处理的能力, 及时提供领导层关心的全面的质量管理信息, 使质量管理状况一目了然, 服务与单位的战略决策。

3.3 系统结构设计

质量管理信息系统可以运用微软的技术平台.net和MVC设计模式, 有效地保证系统的扩展性和集成性。软件结构设计需要充分考虑业务特征和信息集成需求。

用户层:终端用户根据相应的授权实现信息的录入、分析、浏览和维护管理。

逻辑层:主要是提供各种业务处理, 从数据库中调出数据和处理结果对用户的需求进行相应, 完成服务器数据的各种交互。

数据处理和集成层:包括Oracle数据库、网络系统和操作系统等, 主要进行数据管理, 包括存取、处理和分析等。

4 系统应用实现

在单位总体质量方针的指导下, 系统可以实现“文档管理、记录处理、分析改进、质量在线教育”等模块功能, 实时、准确、完整、科学地收集动态的质量信息, 逐步优化每一个工作流程, 控制质量成本, 提升效益。将先进的信息技术应用于系统, 克服传统质量管理模式在时间、空间和信息处理能力上的局限。最终, 搭建一个将抽象的服务质量量化到人员、设备、资金、顾客满意度等具体指标中, 整合各方面信息的综合系统。

针对顾客需求、人员、设备、环境等明确量化的质量目标, 在每一个阶段性的PDCA循环中产生的信息, 经过系统分析处理, 可以梳理出工作中的差距或薄弱环节, 明确于新的质量计划中, 成为下一步开展改进工作的指导。

系统访问使用可基于C/S和B/S结构的各自特点, 采用一种混合方式。在组织内部, 系统采用C/S结构, 充分发挥客户端PC的处理能力, 为用户提供更多的操作功能, 提高系统访问速度;对于远程用户, 采用B/S结构, 通过浏览器登陆系统, 可以保证系统的安全和灵活性。

5 结语

在实际开发应用过程中, 以下方面需要引起特别注意:首先要取得领导认可与支持;其次要有应用单位自己的技术人员、相关信息人员参加, 及时沟通了解需求情况;再次, 系统需不断解决使用过程中发现的问题, 逐步完善各项管理功能;落实组织培训, 做好技术服务。系统在实现过程控制和信息管理中, 一些关键因素的识别, 分析模型的构建以及统计分析的应用还需进一步深入研究。

服务型组织可以在本文提供的开发思路和方法的基础上, 开发设计出适合自身流程的软件系统, 使之成为质量体系管理和运行的有效工具。

参考文献

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[5]郎志正.大质量概念与三种质量管理模式[C].上海质量协会第十届IS0 9000与TQM国际会议论文集.上海:上海质量杂志社, 2005.

面向服务的分析与设计 第2篇

本文所要进行建模分析的系统是学校小型电子商务系统，以欲构建的江西师范大学的便利店和生活超市“网上商城”为例，是满足校园客户(主要在校学生)网购要求的综合性的应用系统，本文以Rational rose 2003为建模工具，并应用第三章提出的基于UML的电子商务系统建模过程，完成该系统的详细分析和设计。对系统进行需求分析，建立系统需求模型、静态结构视图、动态结构视图、数据库模型、物理模型。

4.1系统的需求分析 4.1.1系统的设计背景

江西师范大学瑶湖校区江西师范大学新校区，地处南昌市昌东镇，在校学生3万余人，由于学校占地面积很大，离市区比较远，周围设施还不是很齐全，该校区为解决师生日常生活需要，建设了商业街并且每个宿舍区都有便利超市，这些店是一个小型的生活用品采购区，在校学生平时的大部分消费都是在这些地方，包便利店和小型超市等生活服务的实体商店，满足了师生不出校门就能买到自己想要的东西。近些年，随着高校的扩招，该校区学生和老师的数量也不断增加，新的问题也随之而来，高校学生由于社会发展带来的的巨大压力，生活节奏也日益加快，空闲时间也越来越少。所以如果他们每次生活消费都要到实体店购买，就给他们的生活带来不便，因而如果能够网上购物就解决了这个矛盾。另外，据数据显示，该校学生80%是网民，该群体的素质较高，接受新事物速度快，而且他们的消费兴趣和倾向也有高度的相似性。该校区学生居住地也比较集中，大都住在学校统一安排的公寓或者学校周围的小区，使物流配送更加方便和及时。目前学校的实体商店很多，但是大多数商店还没有自己的电子商务系统，所以如果通过一个统一的网上购物平台，商店将这些商品都发布在网上商城上，师生就可以足不出户选购商品，非常方便。只要授予他们可以在平台上销售自己的商品，提高了商店的知名度，也提高了他们的服务能力和影响力。该网上商城具有一般网上购物系统的功能: 1.师生可以通过该网上商城注册为商城用户，浏览商品订购商品放入购物车;客户可以通过该商城发布评论信息;客户可以查看自己订单;客户可以支付商品货款。

2.商户可以通过该商城发布自己的商品信息、供师生购买;可以通过该商城管理自己的商品信息和员工信息;可以进行订单处理。3.系统管理员对商户申请信息进行审核;对评论信息管理:对系统日常的维护和数据备份;对用户信息管理。

除了以上三个一般购物系统的功能商城的系统管理员可以通过对历史订单信息进行数据挖掘，找出顾客购买商品间的关联关系，建议商户对其营销策略进行调整或者绑定销售一些商品，以提高商户的销售利润，达到在线交易和实体店双重赢利。该功能模块的设计将在第五章详细说明。4.1.2系统的模块设计

根据以上背景，本文欲构建一个具有上述功能的江西师范大学“网上商城”。该商城可以满足师生网上购物的要求，注册该商城用户都可以直接登录到该商城。该商城为校园的客户提供了一个统一的网上交易平台，该网上商城的业务流程图，如图4.1所示。

通过以上背景分析和业务流程的设计，根据一般网上购物系统的功能，并结合该“网上商城”的特殊功能需求，根据商城所涉及到的主要参与者将该商城主要功能描述如下: 1，商城维护:管理员可以对商城日常维护和数据备份。2.商户信息管理:管理员对申请加盟的商户等级管理和商户信息修改，添加等操作。

3.商城用户信息管理:对商城注册用户信息的管理，以及其应用权限

4.评论管理:管理员可以对评论信息进行处理，对于不符合要求的评论可以删除。

5.收集数据:系统管理员可以根据数据库中一段时间的订单历史记录查询分析，收集到分析数据。

6.订单分析:管理员可以对收集到的数据进行分析，得出商品之间的关联性。建议商户调整销售策略，从而提高商店利润。

7.商城注册:非家园网或非商城用户的客户可以注册为商城用户。8.修改个人资料:注册用户可以修改自己的注册资料。包括地址，电话等基本信息。

9.商城登录:系统管理员、用户、商户都可以登录商城相应的模块在相应权限内操作。

IO.查看商品信息:进入商城的师生都可以浏览商品信息，该商品信息包括商品的基本信息和商品的库存。

11.购物:如果商品有库存则客户可以购买，如果缺货则不能购买，客户将商品放入购物车，进行购物。客户可以对购物车里的商品随时修改，删除，添加和清空。

12.下订单:客户将商品加入购物车后，可以填写订单，对于订单，在未处理之前，客户也可以随时登录系统修改并提交。

13.支付:订单提交以后，客户可选择支付方式，如选择货到付款则订单完成，如选择网上支付，则客户要登录网上银行支付，支付完成则该订单完成。

14.订单查看:客户可以随时登录系统查看自己的历史订单信息，可以删除历史订单，可以查看订单状态，订单在未处理之前都可以修改然后再提交，也可以对取消未处理的订单。

15.评论:收到商品以后客户对商品和商户的服务是否满意可以对此订单进行评论。

16.申请加盟商城:商户申请加盟商城，资格审核通过后可以在商城建立自己的网上商店，拥有该商店的管理权限，可以进行网上交易。17.商品信息维护:商户可以随时添加、修改、删除商品的信息。18.配送员信息管理:商户可以对商店里的配送员信息进行添加、修改、删除，以更好的管理商店的配送工作。

19.订单处理:客户提交订单以后，商户接收订单并与客户确认订单以后对订单进行处理，根据订单所购买的商品，商户查询库存，确认库存中有该商品，对订单进行审批，审批完了后则打印配送订单，安排送货。

20.派遣配送员:商户点击相关功能，将输出配送员编号，商户把送货单和商品交予该配送员负责，配送员把商品送到客户指定的地点，如果无人收货，则在订单回执中填写“无人接货”，如果收货成功，则填写“收货成功”，如收货人推迟收货则填写“推迟收货”。并将订单回执交予商户。

21.库存管理:商户可以对商品库存进行定期清点，并修改商品信息中的库存信息。

22.配送订单管理:对已经处理的订单，商户打印出配送订单，并安排配送员配送，对配送订单的完成情况进行管理。

23.查看商品销售记录:商户可以对本商店的商品信息随时查看。24.查询分析结果:商户可以登录商城查询商品的关联分析结果，通过结果设置相应的销售捆绑包或交叉销售。

25.设置销售捆绑包:对分析到的关联商品，通过后台输入设置到捆绑包中。

满足上述需求的系统主要包括以下几个模块: 系统管理模块:该模块是系统提供给系统管理员的接口模块。主要包括对校园商户的加盟审核，对商店申请信息的管理，根据商户等级和信誉来决定删除和添加商户，另外对网站用户信息的管理。该模块可以对系统日常维护和数据备份，并且通过对订单信息进行数据分析，以帮助商户制定营销策略，赢得更大的利润。

用户接口模块:该模块为想购买该网站商品的学生提供的了入口，所有校园的师生都可以通过浏览器浏览该网站商品，可以注册为该系统用户并登录该系统订购自己喜爱的商品。

商户操作模块:该模块是“网上商城”的核心模块。主要包括接受客户完成的订单需求，指派特定的配送员，配送员根据订单所需提货，配送员送货上门，客户签收商品并生成回执单，商户可以查看最近一段时间某商品的销售记录，根据查看的商品订单分析结果制定相应的捆绑销售或者交叉销售策略。

4.2需求建模

该系统需求建模描述系统用户使用一个系统的方式，描述系统应该具备什么功能，是系统用户或者另一个系统与系统之间的一次交互过程，是系统分析和设一计的第一步，以系统全局的功能作为参考，把系统所涉及的参与者和他们从外部观察到的系统的功能描述出来，而并不描述这些功能在系统功能的实现形式。这个过程使用UML建立系统的用例图，分离出系统执行者和用例，以及用例之间的关系。4.2.1系统参与者

参与者是系统外部的一个实体，可以是系统用户、与所建造的系统交互的其他系统或者是一些可以运行的进程。第一，在每一个系统中，几乎都存在着最常用的参与者一真实的人(用户);第二，需要建立联系的其他外部应用程序，即其他系统;第三，一些可运行的进程，如时一间;通过上面对该系统的功能分析和系统功能模块的设计，系统参与者主要有:系统管理员、客户、商户和支付系统。4.2.2识别用例

确定用例最常用的方法是从分析系统参与者开始，把每个系统参与者如何使用系统的行为都考虑进来。根据上一节系统的需求分析功能模块，可以确定系统参与者有系统管理员、客户、商户和支付系统。根据上一小节的功能模块分析，得出系统的顶层用例图，如图4.2 0

下面分别对三个用例细化，系统管理所涉及到的用例有:商城登录，商户信息管理，用户信自、管理，评论管理，商城日常维护和订单分析。涉及到的参与者是系统管理员，系统管理的用例图如4.3所示。

用户接口用例细化有:商城注册，商城登录，查看商品信息，修改个人资料，购物，下订单，支付，评论，订单查看。用户接口的用例图如图4.4所示。

其中“购物”用例细化的用例有:清空购物车，修改购物车商品，添加商品到购物车，查看购物车信息，删除购物车中的商品。细化后的用例图如图4.5

“订单查看”用例细化的用例有:修改订单，提交订单.，删除订单，查看历史订单，订单状态查询，取消订单。细化后用例图如图4.6所示。

商户操作的细化用例有:申请加盟商城，商城登录，商品信息维护，配送信息管理，订单处理，配送订单管理，派遣配送员，查看商品销售记录，库存管理，查看订单分析结果，设置商品销售捆绑包。商户操作用例细化图，如图4.7所示。

商品信息维护的细化的用例有:增加商品信息，删除商品信息，修改商品信息。细化后的用例图如图4.8所示。

订单处理的细化用例有:确认订单，接收发货，查询商品库存。如图4.9

支付系统用例有:支付，网上支付，货到支付。支付系统的用例图，如图4.10所示。

根据以上对系统参与者的用例图分析与建模，得出系统的完整的用例图，如图4.11所示。

4.3静态结构建模

静态结构模型是对有关系统实现内部和应用领域的概念进行建模，本文通过分析上述需求建模中的用例和问题域，抽取相关的类，并将这些类之间的关系表示出来，以及类的内部结构，最后完成类图，反应了系统的一种静态关系。(1)抽取系统中的类

系统中存在三种类，一种是系统与外界的交界处，包括各种窗体和接口(与报表、打印机和扫描仪等硬件的接口或者与其他系统的接口);另一种是负责协调其他类工作的控制类，是控制使用事件的顺序的类;第三种是保存放入永久存储体的数据信息类，即实体类。本文将以“下订单”举例说明分析类的整个流程。

下订单用例的主要功能是:客户登录商品信息查看页面，系统验证客户注册信息，系统打开下订单页面，填写订单并提交订单信息，根据以上描述，该用例涉及到的类如下: 边界类:商品信息查看页面，填写订单页面。

控制类:下订单。

实体类:客户信息类，商品详细信息类，订单信息类。

据以上方法分析系统其它用例并经过整理合并，得出网上商城的类如下: 1.边界类:用户注册界面，用户登录界面，商品详细信息界面，商品查看界面，下订单界面，评论界面，支付界面，个人资料修改界面，订单查看界面，商品信息维护界面，查看订单分析结果界面，派遣配送员界面，设置商品销售捆绑包界面，订单处理界面，配送订单管理界面，配送员信息管理界面，库存管理界面，查看商品销售记录界面，商户信息管理界面，用户信息管理界面，商城维护界面，审核界面，评论管理界面，收集数据界面，订单分析界面。

2.控制类:用户注册，用户登录，浏览商品，下订单，评论，支付，个人资料修改，订单查看，商品管理，配送员管理，查看订单分析结果，派遣配送员，设置商品销售捆绑包，订单处理，配送订单管理，库存管理，查看商品销售记录，用户管理，商户管理，商城维护审核，评论管理，收集数据，订单分析。

3.实体类:用户信息类，商品信息，订单信息，配送员信息类，购物车信息类，配送订单信息类，商户信息类，商品销售记录信息类，评论信息类。管理员和客户都属于系统的非商业用户，所以将它们统称为用户信息类。电子商务配送系统在Internet中使用，所以为了安全起见，在分析实体类中，将经常使用的类所涉及操作和基本信息分别设计一个类。例如，客户信息类，客户涉及到的信息设计到客户信息类中，而客户所涉及到的方法操作则归为客户信息操作类。这样体现了而向对象的封装性和安全性，能更好的满足系统运作要求。

（2）生成类图

通过上述类的分析，要生成类图还需要弄清楚类与类之间的关系，并且要确定类的属性和方法。上文分析了与“下订单”用例相关的类，下面接着讨论类的属性和方法，并生成相关类图。

边界类:商品详细信息界面(GoodsDetailslnterface)填写订单页面(OrdersInterface)，主要是打开新的界面。

控制类:下订单C Order)。协作类之间的工作，起到“中介”的作用。

实体类:用户信息类(ClientInformations)，商品信息类(GoodsInformations)订单信息类(OrderInformations)，用户信息操作类(ClientOP)，商品信息操作类（GoodsOP），订单信息操作类(OrderOP)。ClientInfornlations类的重要属性有:用户ID号，用户名，注册日期，登录密码，电子邮件;ClientOP类的主要操作有:系统注册，系统登录，查看商品，订购商品，支付;GoodsInformations类主要属性有:商品ID号，商品名称，商品描述，商品价格，商品库存，商品类别;GoodsOP类的主要操作有:获取商品ID号、商品名称和价格;OrderInformations类主要属性有:订单ID号，商品ID号，商户ID号，用户ID号，客户姓名，订购日期，订购者地址，商品数量，商品价格;OrderOP类涉及的操作有:搜索订单，查看订单，处理订单，添加订单，删除订单。

根据以上分析，下订单的类图如图4.12。实线箭头表示的是关联关系，虚线箭头表示的是依赖关系。

由于电子商务配送系统涉及到类图比较庞大，而分析类图的过程可以通过上述方法一一得出用例的类图，本文只对系统中的实体类图进行建模。运用上文方法分析实体类所涉及到的信息类，实体类图4.13a

4.4动态结构建模

用例图和类图描述了系统的静态结构，接下来建立系统的动态行为模型，动态行为模型主要是建立系统的顺序图和活动图，川页序图主要来表示对一象之间的关系和对象之间传送消息的时间顺序。活动图则是描述活动的顺序的一种流程图，是从一个活动到另一个活动的控制流。

（1）顺序图

该商城系统涉及到的顺序图有很多，比如用户登录顺序图，下订单顺序图，删除订单顺序图，增加订单顺序图，订单处理顺序图。本文将通过“系统登录”顺序图和“下订单”顺序图建模为例来说明系统动态结构建模。

“商城登录”用例涉及到参与者是用户，包括管理员和其他用户，这里以客户登录系统为例，涉及到的对象有“登录界面”，“服务器”和“数据中心”，根据ROSE中的顺序图的建模方法，本文得到“商城登录”用例的顺序图如图4.14。

根据上文分析的“下订单”用例类图，“下订单”用例的顺序图参与者是客户，所涉及到的对象有“登录界面(login)”“商品信息查看界面(GoodsDetailsInterface)"“下订单界面(OrdersInterface“

“订单信息操作（OrderOP）”，用ROSE建模得出的“下订单”顺序图如图4.15所示。

(2)活动图

活动图表示一个事件正在运行的状态，事件是系统中某个对象的一个操作，主要表现一个活动到另一个活动控制流，是系统内部的驱动流程。一个系统涉及到的活动图很多，本文提到的系统活动图有:客户下订单的活动图，商城用户登录活动图，派遣配送员的活动图等，本文将以“下订单”活动图为例。根据活动图的组成元素，“下订单”包括很多活动状态，比如:查看商品，提交订单，订单处理等一系列状态，“下订单”就是从一个活动状态转换为另一个活动状态，直至完成该动作，活动图中涉及两个对象，客户和商户，根据以上描述，在ROSE中建模的“下订单”活动图如图4.16所示。

4.5数据库建模

在以上小节本文成功建立了江西师范大学网上商城的业务流程图、需求模型、静态模型和动态模型，接下来就要介绍如何通过已建立L1ML静态结构模型中的类图转换为数据库模型。在类图转换为数据库模型，控制类和边界类不需要转换为系统数据库模型，这些类是为了实现用例的流程而产生的类，所以只有那些持久存储信息的实体类需要转换为数据库模型。转换过程由于篇幅问题不再一一叙述，如图4.17系统实体类图转换的数据库模型图。

系统的数据库模型图建立之后，将模型图映射为数据表，此处数据库模型中的属性映射为数据表的列，系统的数据结构表如下表所示。4.6物理建模

完成系统的逻辑设计后，下一步要定义设计的物理实现，为了将逻辑设计图转化成实际的事物，面向对一象系统的物理建模有两种图:组件图和配置图。组件图是系统实现视图的图形表示，描述了系统的各种组件和组件之间的依赖关系。配置图是系统执行过程中资源元素的配置情况以及软件到这些资源元素的映射，描述了系统中硬件和软件的物理结构。(1)组件图

组件是表示将类、接口等打包而形成的物理模块。组件图是用来描述代码的物理模块之间的关系，显示了代码的结构。组件图能够帮助客户和系统开发人员理解最终的系统结构。根据上文对江西师范大学“网上商城”的逻辑视图的分析，在ROSE中得到系统的组件图，图4.18所示，组件图中只有用虚线表示的依赖关系。

2.配置图

配置图用来表示系统的运行结构或者系统软件和硬件组织之间的关系，由节点和节点之间的联系构成，配置建模就是将软件系统在互联网上的运作方式模式化，南昌大学“网上商城”是一个基于其数据库和校园网的应用系统，根据第三章中电子商务系统多层B/S体系结构，“网上商城”的系统配置图如图4.19。

4.7小结

电子商务系统是一个结构复杂、规模庞大的系统，根据本文提出的基于UML的系统建模过程，本章以江西师范大学“网上商城”为实例，对其进行了系统的需求分析，建立了系统的需求模型、系统的静态结构模型、系统的动态结构模型、系统的数据库模型、系统的物理模型。确立了系统的功能模块，分别建立了业务流程图、用例图、类图、顺序图和活动图、数据库模型和数据表、组件图和配置图。

第5章基于数据挖掘的商品订单分析

电子商务的迅速发展使其规模越来越复杂，客户获得有效商品信息的难度也在增加，因此如何增加商品信息的针对性，提高网站的可用性成为了现今电子商务研究的热点。国内对该热点的研究很少，但是也有了一些研究成果，比如王兆红((2005)利用关联规则提出了商品的最佳打包组合：金伟健，金文进(2010)从理论上提出了基于关联规则的商品推荐模型;章杰鑫，张烈平(2009)提出了时序关联规则挖掘算法，并通过模拟超市数据预测了顾客在时间单位内的商品关联规则，使企业更好的了解客户需求。本文应用数据挖掘的关联规则对商城的“订单分析”功能进行了分析和设计。首先对商城历史订单进行数据预处理，然后应用关联规则挖掘客户购买商品的关联关系，这样商户可以掌握客户的购物兴趣，设置相应的捆绑或交叉销售，使商户在降低成本的同时为广大师生提供更好的生活服务，增加现有客户的满意度。5.1数据挖掘技术 5.1.1数据挖掘的概念

1997年SAS研究所将数据挖掘定义为将大量相关数据进行探索，最后建立相关模型的方法;1999年Bhavani将数据挖掘定义为一个过程，即利用数学，统计和模式识别技术，在大量的数据中发现新的趋势、新关系和模式的过程;最后一种是最具有影响力且至今被广泛采用的Usama M.Fayyad等给出的，即数据挖掘(Data Mining)是从大量的、有噪声、模糊的、不完全的、随机的数据中挖掘出隐含的、未知的、用户可能感兴趣的但又有潜在价值的知识和信息的过程。5.1.2数据挖掘的功能一可以挖掘什么类型的模式

数据挖掘的目标从大量的数据中发现隐含的、有意义的知识并对现有数据记录进行分析，预测未来趋势和行为，做出基于知识的决策，主要有以下功能。

面向服务的分析与设计 第3篇

关键词web服务；现代物流信息系统；框架设计与实现

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0120-01

1引言

物流信息系统通过对与物流相关信息的加工处理来达到对物流、资金流和商流的有效控制和管理，并为企业开展物流提供信息分析和决策的人机系统。传统的物流信息系统不仅企业内部的信息共享难以实现，各企业间的业务合作也由于各自拥有的异构信息系统，导致信息沟通滞后、信息化应用成本增加，给企业的发展带来了困难，而基于web服务系统具有松散耦合、面向组件和跨技术实现的特点，它很好地解决了不同企业间异构数字化资源平台的系统集成问题及其业务协作流程的自动编排和服务组合问题，为产业链中的客户和合作伙伴提供专业化的物流服务平台。

2web服务的特点及关键技术

Web服务是一个崭新的分布式计算模型，一种自包含、自描述、模块化的应用程序，可以在网络中被描述、发布、查找以及调用，它具有特定的功能，遵守一定的技术规范，使得Web服务能与其他兼容的构件进行互操作，它使用的主要技术有以下几种：①XML规范提供了表示数据和消息的标准方法；②SOAP规范规定了在分布环境中的实体间传递XML消息的机制；③WSDL规范用于定义WEB服务接口；④UDDI规范出一种机制，WEB服务按照这些标准实现了一个松散耦合的分布式计算环境。

3现代物流信息系统的基本功能

物流系统的各个层次以及不同作业环节之间是通过信息流紧密联系在一起的，因此，物流信息系统中都要具备以下基本工能：①数据的收集和录入；②信息的存储；③信息的传播；④信息的处理；⑤信息的输出。

4基于web现代物流信息系统架构设计与实现

基于web服务的现代物流信息系统

该图是基于Web服务和本体论的物流实现的基本框架。该框架包含：①部署在企业的物流资源提供者程序；②部署在Internet上的增强的统一描述、发现和集成（Univer sal Description，Discovery andIntegration，UDDI）服务；③面向用户的物流服务搜索引擎；④协同物流集成客户端程序。

该框架的基本思想是：①对企业实施物流资源本体建模，建立物流资源本体库；②在企业部署物流服务提供者程序，对外提供物流Web服务；③部署在Internet上的UDDI服务为各个企业的物流Web服务提供快速的服务注册和发现功能；④物流服务搜索引擎在UDDI服务的支持下，提供面向用户的物流服务智能搜索功能。协同物流集成客户端程序可以连接到UDDI服务和物流服务搜索引擎，以及企业的物流服务提供者程序，是物流服务的注册、发现和调用的图形界面。该框架能够实现物流资源的分布式动态集成，包括提供物流服务的动态发现、集成和绑定等功能，从而解决了协同物流中的资源集成问题。

在该框架中，物流服务智能搜索引擎的设计是一个关键问题，其实现过程如下：

1）客户访问搜索引擎，提出服务请求。

2）客户浏览UDDI 注册中心中利用Web服务本体描述语言（Web Ontology Language for Serv2ices ，OWL2S） 建立的物流资源本体，参照Servi2ceProfile 定义，通过服务接口定义约束条件，输入如运输方式这样的信息，并转发该服务请求给语义匹配器。

3）注册中心的语义匹配器将来自客户的服务请求进行转化，并将这个服务请求所涉及的过程效应、前提条件和类型约束等参数，转换成领域本体所定义的术语进行描述。

4）注册中心的语义匹配器在推理机协作下，对进来的服务请求描述与知识库内已经定义的领域本体进行相似度比较，包括语义一致性检查和概念包含检查，由系统根据语义符合约束条件的程度进行排序后反馈，如此反复，不断修改与补充请求的结果，直到选出最佳Web 服务，并通过OWL2S访问Web服务描述语言（Web Services Description Lan2guage ，WSDL）的结构，查找出相应的WSDL服务。

5）注册中心的目录服务中心向业务层返回Web 服务的绑定信息。

6）业务层根据得到的绑定消息，生成Web 服务代理，并绑定到相应的Web 服务上。

7）客户得到服务请求的结果，就可以调用物流信息服务，直接访问该服务中封装的业务逻辑方法。在传统的Web服务方式中，服务请求往往需要通过直接浏览目录服务中的分类模型去发现所需要的服务实例。在本体技术支持下，服务请求是在语义匹配器推理机的协作下，根据模式匹配算法，由系统根据语义符合约束条件的程度进行排序后反馈，再将服务匹配过程中得到的相似的Web服务复用于当前服务请求，使得物流信息服务更有效、更快捷地实现自动化调用。

5结束语

本文通过简单描述web服务的特点及关键技术、现代物流信息系统的要求和功能，探讨了现代物流信息系统基于Web服务的设计与实现方案，从中可以发现，web服务是整个流程中的关键技术，通过这种方式，可以很好的实现信息流通的及时性，降级企业信息系统运行成本，为企业之间的合作与企业自身的发展提供保障，总之，物流信息系统是一个庞大的项目，需要不断的进行更深入与创新的研究，使之发展的更加完善。

参考文献

[1]宋庭新,黄必清,魏春梅.基于语义Web服务的协同物流与集成技术研究.计算机集成制造系统.2008,3.

[2]王兴.基于Web服务的现代物流信息系统的设计与实现.商场现代化.2008,12.

面向服务的分析与设计 第4篇

1.1 项目背景

美国著名质量管理学家朱兰曾说过:20世纪是生产率的世纪, 21世纪是质量的世纪。我国从70年代末引入质量管理标准以来, 绝大部分应用都在制造行业。随着体系的运行和人们认识的发展, 质量管理逐步运用到制造业以外的其它行业。当前和今后一个时期, 大量服务行业, 运营商、行政机构等相继开展质量管理体系认证运行工作, 运用质量体系规范各项工作已经成为大势所趋。

质量管理体系运行过程中已经暴露出一些共性问题:主要包括纸制文档过多, 造成资源浪费;数据记录样式、留存不够统一规范;由于保密等要求, 限制了专业岗位人员对体系文件的学习;人员训练、设备维护、成本管理等各项工作缺少深入的数据分析, 闭环的改进控制缺少科学的数据依据;传统的质量管理模式制约了质量管理信息化水平的发展。

因此, 能不能更好地运行体系要求, 圆满完成相关核心服务工作, 提升质量管理控制应用水平, 搭建一个基于内部网络的质量管理综合信息平台成为一项重大而紧迫的现实课题。

1.2 国内外研究概况

目前, 国外质量管理信息系统软件运用比较成熟, 尤其在德国、日本等发达国家。而我国国内, 在各行各业大力推行质量管理体系的背景下, 质量信息系统 (QIS) 软件也在2000年以后迅速发展。

综合国内外目前已成形的系统, 可以把所有的计算机辅助质量管理软件大致上分为3种类型:第一种是针对整个质量管理体系为对象, 系统面面俱到, 相当庞大, 开发周期长, 成本高。第二种是以质量管理的核心内容, 质量控制为主线展开研究的, 实用性与适应性较好, 相对开发比较容易。第三种是针对过程或数据分析的元质量控制与诊断问题, 某种意义上作为一种质量工具而非系统存在, 虽然在质量控制过程中有独到之处, 但是研究面过于狭窄, 功能较少。

1.3 项目目标

本文分析和设计的质量管理信息系统 (QMIS) 属于第二种。希望能以质量闭环控制过程为主线, 把质量管理与业务相关的进度、人员、资料、费用等有机地结合在一起, 形成集成的信息系统, 并且接口可扩展;采用数据库的管理方式, 进行质量数据的实时录入和信息的动态管理, 引入适当的数据分析, 对共性的控制需求包括顾客满意度、人员、成本等提出一些分析评价机制;达到满足行业服务标准的同时, 也符合ISO9000质量标准和信息化的要求。可以为相关企业、单位提供借鉴参考。

2 需求分析

为了确保开发出的应用系统不与实际工作脱节, 应细致地开展有针对性的需求分析工作。质量管理信息系统的需求具有涉及领域多、范围广、复杂、多变等特点, 需要通过问题识别、分析与综合、制订规格说明、评审等工作, 全面理解用户对质量管理的各项要求, 准确表达所接受的用户需求, 分析可采用结构化方法、动态分析法等。

由于面向的企业或单位类型、服务产品的不同, 以及管理目标的差别, 系统的功能结构通常会有一些差异, 但质量管理必经三个阶段, 分别是质量计划、质量控制和质量改进, 其功能需涵盖三个阶段, 同时突出“文件化管理, 强调过程控制”的特点, 可以实现“文档管理、记录处理、分析改进、质量在线教育”等模块功能。

2.1 基本结构分析

以往的信息系统往往从某一个方面进行管理, 没有整体信息综合与把握。现代的竞争要求从全员、全过程、全方位地去提升管理水平[1], 可从以下3个方面着手:一是构建一个与单位或企业相匹配的的质量管理信息系统, 标准化地监督和控制整个质量管理流程;二是搭建分布式数据管理平台, 将各种相关信息进行整合, 实现科学地统计分析, 为工作的决策和改进提供最有效的依据;三是实现质量管理系统与其他信息数据系统的集成。

QMIS内容覆盖与核心业务相关的人、财、物等各方面信息, 集成资源、财务等各现有系统。通过质量信息的收集、传递、处理、反馈和改进来完成质量管理工作。实时、准确、完整、科学地收集动态的质量信息, 优化每一个工作流程, 减少质量成本, 将先进的信息技术应用于质量管理信息系统, 克服传统质量管理模式在时间、空间和信息处理能力上的局限。最终, 搭建一个将抽象的服务质量量化到人员、设备、资金、顾客满意度等具体指标中, 整合各方面信息的综合系统。大体功能结构如图1所示:

2.2 组织结构和质量职能分析

业务单位在贯彻质量体系要求和开展信息化工作中, 都需要把握组织结构和相应承担的质量职责, 明确体系中采纳的要素和要素采纳的程度, 职能部门的重新组织以及人员的调整等[2]。

一般单位的组织结构从纵向上可分为3层, 即管理层、计划层和执行层, 在此结构中, 计划层接受管理层下达的命令, 然后向执行层传达计划或命令, 并逐级向上一层反馈信息;横向可分为质量计划、设计、服务提供、人员培训、设备检测、顾客满意度调查等。如图2所示。

2.3 质量信息流分析

质量信息的流转是在质量管理体系的持续改进过程中实现的。两个方面的信息值得特别关注:一是内部的质量管理四大过程在计划、执行、检查、处理 (PDCA) 中产生的增值信息;二是与外部顾客交流产生的信息。如图3所示:

2.4 关键技术

整个质量管理信息系统开发的关键技术包括需求分析、数据库设计、安全性设计以及异构数据库集成技术等。

数据库设计是指对于一个给定的应用环境, 构造最优的数据库模式, 建立数据库及其应用系统, 使之能够有效地存储数据, 满足各种用户的应用需求 (信息要求和处理要求) [3]。质量管理信息系统的数据库设计, 可通过需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、验证设计等步骤, 建立质量数据模型。设计过程中应考虑多种约束, 处理好信息模型与概念模型, 概念模型与数据模犁的转换关系, 数据库的合理与否直接影响系统性能, 是衡量质量管理信息系统开发工作好坏的重要指标之一。

质量信息分析评价可采用AHP和权重等统计分析的方法[4], 结合实用的Excel、Minitab等数据分析工具, 形成控制图、排列图、因果图、散点图等统计控制图形, 拟定符合本单位实际的人员、设备等目标评测算法, 并且可以拓展网上的QC小组活动和六西格玛项目应用研究。

3 系统设计

系统设计主要包括三部分内容:数据库设计、功能模块开发、通信网络建设[5]。系统一般由3层结构组成, 包括硬件资源层、应用层和用户层。在应用层当中, 软件采用模块化开发方式, 基于不同的过程和管理对象划分各个功能模块。各个模块之间相对独立, 通过数据库调用系统资源, 既保证各个子模块的安全性, 又提高了系统的操作性, 并为系统的二次开发提供便利。

3.1 系统总体设计

现代质量管理具有“三全管理”的特性, 即全员、全过程和全方位的参与质量管理。因此, 质量管理信息系统具有不同与其它系统的特殊性。在系统访问模式设计中, 基于C/S和B/S结构的各自特点, 可采用一种混合方式。在组织内部, 系统采用C/S结构, 充分发挥客户端PC的处理能力, 为用户提供更多的操作功能, 提高系统访问速度;对于远程用户, 采用B/S结构, 通过浏览器登陆系统, 可以保证系统的安全和灵活性。

系统基于B/S和C/S混合模式, 用户显示层作为管理者和用户与系统进行交互的平台, 岗位操作人员可以进行数据录入;业务逻辑层自动处理录入信息, 形成相应的图表;质量数据和信息保存在大型数据库oracle中。系统能够快速获取相关信息, 形成一整套的质量评估结果。

3.2 系统体系设计

成功的集成系统必须在完整的收集数据的同时, 降低对这些系统的耦合等级, 保持质量管理信息集成系统的稳定[6]。在制定质量管理信息系统方案的时候, 以下方面必须充分重视:

统一的质量管理信息化平台的规划。信息化基础平台至少应包括硬件、质量管理信息仓库、网络 (Internet/Intarnet) , 作出质量管理信息的总体数据规划。总体数据规划本质上是实施数据集成的规划, 通过质量管理数据的集成, 可以降低质量管理信息系统的耦合性, 提高系统集成后的稳定性, 因而是信息系统集成的先导和奠基性工作。同时还要考虑未来新技术平台的延伸, 为新的技术留下集成的空间。

应用系统的规划。通过规划设计, 准确地把握行业的业务特点、质量管理功能的应用要求, 进行系统功能需求分析和形成质量信息管理模型, 在详细的业务数据分析和预测的基础上完成系统设计、优化, 计算出质量管理系统的处理能力, 针对随机服务系统采用仿真技术进行评估。

质量管理智能及战略决策支持的规划。提高质量管理自动化处理能力, 及时提供企业领导层关心的全面的质量管理信息, 使质量管理状况一目了然, 服务企业的战略决策。

3.3 系统结构设计

质量管理信息系统可以运用微软的技术平台.net和MVC设计模式, 有效地保证系统的扩展性和集成性。软件结构设计需要充分考虑业务特征和信息集成需求。

用户层:终端用户根据相应的授权实现信息的录入、分析、浏览和维护管理。

逻辑层:主要是提供各种业务处理, 从数据库中调出数据和处理结果对用户的需求进行相应, 完成服务器数据的各种交互。

数据处理和集成层:包括oracle数据库、网络系统和操作系统等, 主要进行数据管理, 包括存取、处理和分析等。

4 结束语

本文探讨了面向服务业的质量管理信息系统开发方法和思路。基于过程分析的质量管理信息系统, 可以实现过程控制和数据管理的职能, 增强组织的质量竞争能力。服务型组织可以在本文提供的开发思路和方法的基础上, 开发设计出适合自身流程的软件系统, 使之成为质量体系管理和运行的有效工具。

系统开发过程中要注意及时沟通, 取得领导认可与支持, 要有应用单位自己的技术人员、信息人员参加, 不断解决使用过程中发现的问题, 逐步完善各项管理功能, 落实组织培训, 做好技术服务。

参考文献

[1] 吴陵庆.质量管理体系基础教程[M]北京理工大学出版社, 2007

[2] 孙继文, 杨世元.基于质量信息集成的计算机辅助质量系统[J].制造技术与机床, 2005 (11) .

[3] 王凯.基于网络的某型号军工产品质量管理信息系统的研究与开发[D].南京:南京理工大学, 2005.

[4] Qin Li;Wang Qing-Song (Northeast Forest University, Harbin, China) .Quality Information Management System of Dairy Business on Basis of AHP Arithmetic Source:2009 International Workshop on Intelligent Systems and Applications

[5] 赵林温德成基于ISO9000的质量管理信息系统研究[J]世界标准化与质量管理2005.09

[6] 郎志正.大质量概念与三种质量管理模式.上海质量协会第十届IS09000与TQM国际会议论文集.上海质量杂志社, 2005:

面向服务的分析与设计 第5篇

u M L 是编制软件的标准语言, 拥有着强大的功能和良好的定义, 主要特点有统一性、非过程性和面向对象性等。R at io n al or s e 是由美国软件公司R at i on al 所研发出来的, 它目前对面向对象分析, 设计和建模市场有着重要的主导作用, 是重要的可视化软件研发工具。它的主要特点包括支持面向对象建模分析u M L、支持上升螺旋式研发开发过程、支持往返研发工程、支持多种语言设计程序和团队的研发开发。行为用例的划分, 从而产生交互时间及动态的用例顺序图。其次在此基础上, 将系统的类抽象化, 弄清各模块的中间联系, 从而画出适当的类图, 再在分析完后形成构建图,这些步骤都不需要去考虑具体实践的过程, 使用者会用自己的眼光分析和建立起完整的模型, 形成编码时所需的大概框架。

二、统一建模语言U M L 概述

2.1 u M L 的主要内容和建模机制。

u M L 吸取了目前许多的新技术, 是建模语言的可视化标准, 并且在面向对象分析上还吸取和发展了非面向对象分析的优势, 提出了建模机制, 在实际应用中对系统大量的可视化图形进行了阐述进而使开发人员和使用客户全方面准确的认识系统, 防止开发过程中的描述不明确的情况发生11 1 , 从而满足客户的真正的需求。u M L 和具体的过程并没有什么直接的关系,而是一个独立的过程, 因此可以运用在各个开发过程和软件系统中。规范U M L 面向对象分析的设计与开发的过程和方法, 提供面向对象分析中的高级概念的条件支持, 强调软件开发框架和组建的重要性。u M L 主要重视满足客户的需求, 以客户的需求作为开发过程中的核心与关键, 自始至终都保持着系统与客户需求的一致, 准确表达和适用客户所需, 从而提高系统效率, 简化思路和规范方法来指导软件的来发, 用统一的方法分析系统的静动态的各关系中的逻辑关系。它可以被用于U S e Cas e 的驱动开发也可以适用在其它的软件开发中, 建立起系统的模型。2 U M L 的表示法。

通过运用各式各样的模型图来描述系统, 充分表现出u M L 可见化建模语言的特点。一组元素的图形代表着图, 将图画变成顶点和弧的组合连通图, 从不同角度来画图将系统变成可视化的投影。在理论基础上,任何事物和它们的关系都可以组成要素形成一副图, 但在现实中, 只存在一些少量的常见图和组合。

2.3 运用u M L 进行系统软件建模的过程。

在运用u M L进行描述系统软件建设的总体需求的过程中, 搭建起用例模型及静态模型的系统结构体系。依照面向对象的基本原则运用高级试图用例视图, 以功能区分的角度实现系统.三、统一建模语言在面向对象分析与设计中的应用

3.1 u M L 及其与面向对象分析的集成。

u M L 是包含多方面的通用标准可视化的面向对象建模语言, 是计算机技术领域中的非常重要的成果, 极其强调结构模型中的系统对象的操作属性和类的关系, 及其行为模型中的交互作用和合作性历史状态的对象12 1。身为一种可视化系统建模语言工具, 是一种独立的开发过程, 可以适用于各个阶段的过程。面向对象的设计与分析中最关键和最基本的活动便是建模,它是面向对象分析与设计的开始和关键。按照不同阶段的要求和行为来选择不同形态的行为模型。2 u M L 面向对象分析过程。

首先, 通过利用u M L 的模型用例图来确定出系统边界和活动功能, 识别出系统的准确需求。然后运用用例模型的分析和描述识别出问题的本质类和对象。再通过U M L 的图揭示它们之间的关系和结构组成。

3.3 在实际系统中的应用。

面向服务的分析与设计 第6篇

目前, 国内、外关于面向服务的思想在自动测试领域的研究和应用, 主要集中在远程状态监测与故障诊断系统设计方面, 并有一批比较成熟的应用案例[1], 北京大学、清华大学、浙江大学、上海交通大学、军械工程学院等相关实验室均有一定的研究基础。

相比较, 面向服务的远程测试研究较少, 有的也仅仅局限于理论建模和可行性分析[2]。相对于远程监测, 远程测试在实现数据采集、存储、传输的基础上, 还需实现远程控制功能, 因此开发难度更大, 但前期的一系列基础研究工作, 证实了面向服务的远程测试和故障诊断系统的可行性, 该系统的研究将对装备维修保障信息化建设具有重要的推动作用。

1 装备远程测试与故障诊断系统的需求分析

1.1 远程测试与故障诊断的需求

淤恶劣的战场、测试环境, 比如毒气、瘟疫、核辐射等恶劣环境。

于局部的技术力量匮乏, 缺乏长期致力于装备设计、制造、维修、教学等工作的技术专家。

1.2 面向服务的分布式远程测试与故障诊断的需求

传统的远程测试与故障诊断系统是基于组件设计的, 系统存在着重用性差、异构平台调用困难、不能穿越防火墙、互操作性差、紧耦合等诸多缺陷[3]。

而面向服务的装备远程测试与故障诊断系统以HTTP通信协议的Web服务技术进行软件设计, 系统具有开放性、松耦合、易于扩展、功能可柔性组合, 并易于穿透防火墙, 实现异构平台上的互操作, 可有效克服传统系统存在的问题。

2 面向服务的装备远程测试与故障诊断系统的设计

从战役级维修机构的角度出发, 面向服务的远程测试与故障诊断系统的设计是依托战役级维修机构现有测试和故障诊断系统, 引入面向服务的体系架构 (SOA) 可将科研院所、生产厂家、各级修理机构等纳入其中, 大大提高战役级装备性能测试和维修故障诊断系统的伸缩性和扩展

性, 提高远程控制、数据分析的实时性能, 实现真正意义上的远程控制、资源共享和信息融合, 有利于修理机构灵活地应对维修需求的变化。

2.1 软件架构设计

面向服务的装备远程测试与故障诊断系统应涵盖基层级ATS、战役级ATS、基地级ATS、装备研制生产单位、院校、适配器研制单位等多种实体机构, 按照面向服务的思想, 这些机构将担任服务提供者和服务请求者的角色, 它们将所能提供的测试资源、应用程序、故障诊断逻辑等以服务的形式发布到UDDI服务注册中心[4], 当其他机构需要这些服务时, 即可到注册中心进行查找和调用, 以达到远程测试和分布式联合故障诊断的目的。

面向服务的装备远程测试与故障诊断系统软件架构设计如图1所示, 其包含实体的功能[5]具体如下:

淤基层级ATS:只是服务提供端, 主要提供维修信息、电子手册、使用维护信息与运行状态信息的信息共享服务。

于级ATS:既是服务提供端又是服务使用端。级维修保障作业采用通用的自动测试平台为主, 需要在服务管理层注册其能够提供的信息共享服务与测试功能服务, 服务必须符合网络化标准, 指定服务入口地址, 可以通过广域网直接调用。信息共享服务主要包括:维修信息、测试信息、故障知识库、专家经验、平台描述与测试功能服务描述等信息的共享, 测试功能服务则包括该ATS平台设备对外能够提供的测试功能。

盂基地级ATS:既是服务提供端又是服务使用端。基地级维修保障作业与级一样, 需要在服务管理层注册其能够提供的信息共享服务与测试功能服务, 服务必须符合网络化标准, 指定服务入口地址, 可以通过广域网直接调用。

榆适配器研制单位:既是服务提供端又是服务使用端。适配器研制单位作为服务使用端, 通过查找具体ATS平台提供测试功能服务描述完成适配器设计, 作为服务提供端, 它将对外提供适配器描述的信息共享服务, 使得ATS平台运行时根据适配器描述完成信号通道的建立。

虞装备研制生产单位:只是服务提供端。装备研制生产单位一方面提供装备的维修信息、测试信息与使用维护信息等信息共享服务, 另一方面还作为专家对外提供装备的诊断服务。

愚院校:只是服务提供端。院校以及研究所作为装备维修保障研究单位可以利用专家知识提供转给的诊断服务, 实现装备的交互式诊断。

舆服务管理端:包括对服务的调度、注册、发布等管理。它是整个信息共享服务系统的心脏, 同时是一个集中信息池。服务管理端包括服务注册中心和服务管理中心。各面向服务的ATS平台根据要求, 设计信息共享Web服务, 并用WSDL描述后注册到UDDI中心。

余数据管理服务环境:数据管理服务环境是服务使用端、服务提供端和服务管理端共有的信息支撑环境, 因此每层都不能脱离这个环境而独立运行。

2.2 硬件结构设计

对于面向服务的装备远程测试与故障诊断系统, 其硬件结构由以下三个层次构成:现场测试端、通信网络、远程技术支援中心。硬件系统结构如图2所示。

2.2.1 现场测试端

现场测试端是装备所在地, 提供装备远程测试与故障诊断的基本资源和服务, 如UUT、测试诊断具体实现程序以及其它基本测试资源。现场测试端的结构按照控制方式可以分为3种, 后两种方式可通过网络命令直接控制仪器进行远程测试和故障诊断。

淤信息化单体设备。

对现有单体设备进行信息化改造, 使之具备信息的采集、存储能力, 并可接入网络, 技术专家可通过视频、音频等方式, 指导现场维修人员利用检测设备对故障装备进行检测, 并通过网络获取有关测试的各种信息, 进而进行分析、判断, 指导现场的装备维修。

于基于多总线 (VXI/PXI/MXI/USB等总线) 的通用机电检测平台和适配器。

将现有通用机电检测平台的各种测试资源进行封装, 并对外发布为测试功能服务和信息共享服务, 实现远程的技术专家通过网络对平台测试资源的直接调用, 完成现场的装备测试任务, 测试结果及数据以文本服务的方式发布, 技术专家可利用本地或远程的知识库、案例库、专家系统等对测试数据进行分析, 指导现场的装备维修。其控制方式如图3所示。

盂基于LXI总线的网络化测试设备。

利用LXI总线及基于LXI总线的设备, 组建网络化测试环境, 满足装备的远程测试需求。其控制方式如图4所示。

2.2.2 通信网络

面向服务的战役级维修机构装备远程测试与故障诊断系统, 理论上通信网络可以采用卫星通信、以太网通信、无线通信等多种形式, 但由于军用装备的特殊性, 出于保密和安全的考虑, 通常可采用军用以太网的通信方式。

2.2.3 远程技术支援中心端

远程技术支援中心提供远程维修资源以及远程测试和故障诊断。远程维修资源主要包括装备技术信息数据库、装备维修资料库、工厂和院校技术专家人力资源等。远程技术支援中心接收现场测试人员的技术请求, 提供实时或非实时的技术支援。在面向服务的装备远程测试和故障诊断系统中, 还允许工厂、院校专家直接对现场的装备进行测试, 并提供装备故障诊断的服务。

3 系统验证

本系统在某典型装备上组织了试用, 通过安装在装备上的信息采集器和通信设备, 实时获取装备的底盘电流、底盘电压、缸温、发动机油压、底盘油温、传动箱油压、油量、里程、车速、转速、摩托小时等参数, 通过装备自身装配的传感器, 将发动机转动、轮子转动等机械运动信号和缸温、油温、油压、油量等温度压力信号转换为电信号, 其中包括9个电平信号、2个脉冲信号、2种频率信号。这些信号经过适配器, 将测得的装备信息通过通信网络自动发送到远程技术支援中心和数据库, 既实现了在远程端通过网络获取测试数据 (测量精度达到1.1%) , 对测试结果进行存储、分析、处理和发布, 同时也便于远程技术支援中心将远程测得数据与数据库、专家知识库等数据进行比较, 远程进行故障诊断并指导故障维修, 缩短了装备故障修复时间, 大大提高了装备快速保障能力。

4 结束语

本文针对战役级装备维修机构任务与特点, 在对装备远程测试与故障诊断系统进行需求分析的基础上, 设计了面向服务的装备远程测试与故障诊断系统软件架构和通用硬件结构, 并对其各业务流层功能进行了分析, 满足战役级装备维修机构远程测试与故障诊断的要求。

参考文献

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[3]杨锁昌.ATS体系结构及RTS关键技术研究[D].石家庄:军械工程学院博士学位论文, 2009.

[4]陈文燕.面向服务软件体系的研究与设计[D].合肥:合肥工业大学硕士学位论文, 2009.

面向服务的分析与设计 第7篇

关键词：服务型机器人,实时监控,手机客户端,运行模式

1引言(Introduction)

随着科学技术的进步,机器人开始在各种领域大展身手[1],除了在军事、航空、制造等传统领域之外,近年来机器人开始在医院、家庭等服务行业开展广泛的应用[2,3],普通机器人既能接受用户的方向性指挥[4],又可以运行预先编排的程序,依靠其高度自动化,为用户提供服务[5,6]。

目前,机器人除了依靠传统的位置、速度、加速度等传感器外[7],视觉、触觉、声觉等多种传感器的融合技术已经开始成熟应用于机器人之中[8],加之元器件的高度集成,体积的急剧缩小。这些因素导致服务型机器人的流行[9],机器人使用这些集成的传感器去感受用户的需求,去适应、学习周边的家庭环境。用户通过使用这种机器人把用户从繁重的家务劳动中解放出来[10],而在家庭劳动需求中,卫生扫除占据70%以上。因此很多商家将机器人的服务视角放到打扫机器人身上[11],但是由于开发时间短、市场需求量大、造价高、有安全隐患等因素,导致以打扫为主的服务型机器人有很大的市场空间和市场潜力[12]。而目前市场上的打扫机器人,底盘操作的噪音较大[13],若使用普通的遥控器,容易丢失,而且充电麻烦,浪费电池[14]。

基于以上问题,本文设计了一款服务于家庭的扫地机器人[15],用户可以使用Android手机对机器人进行控制,方便而且节能,同时此机器人提供多种工作模式,用户可根据自身情况进行模式挑选,而且产品造价成本低廉,适应于经济型家庭进行选择。

2服务型机器人硬件设计(The Hardware Design of Service Robot)

此服务型机器人采用增强型的51内核单片机STC11F32XE,低功耗,可抗干扰,内置双路全桥驱动电路,利用舵机实现摄像头的转动,利用红外、雷达传感器代替机器人的触觉,用了3个锂电池为小车提供动力。

2.1设计思路

传统的打扫过程在打扫角落环节中,需要浪费大量的时间,随时产生的垃圾、床底黑暗角落,扫起来非常麻烦。

此机器人融合若干传感器的功能[16],实现硬件与软件之间的实时通讯,快速传递信息,完成用户的需求。

此机器人可以通过Android手机进行控制,利用摄像头查看较低位置的死角,之后控制机器人去清洁死角。此外,可以利用跟踪模式,清理新产生的垃圾。

现在市场上的机器人用圆盘吸尘,尽管吸尘效果好,但是产生的噪音大,所以此机器人采用传统的拖布,可以随时更替,且噪音较小[17],同时使用Android手机客户端代替传统的遥控器进行实时控制,充电方便,而且更加环保。面对家中的障碍物和特殊情况,可以设计不同的响应模式,方便用户自主选择。

2.2硬件设计

此机器人提供了舵机、充电、红外、雷达、充电器、Wi Fi模块接口和马达,大容量电池提供电量,增加了流水灯、提醒等功能,通过WIFI模块、UDP通讯方式、Android手机进行稳定通信。图1是此机器人的硬件结构图。图2是机器人的通讯接口图。

2.3机器人运行模式

根据用户的需求,此机器人包含以下几种运行模式:

1.避障模式:躲避家中的障碍物,随机清扫卫生,利用红外进行对周边事物的感应,用左右舵机加减速来避障碍物;

2.控制模式:通过Android手机发送WIFI指令,实现对机器人的控制;

3.边沿模式:边沿打扫功能,通过控制行进角度避免损害障碍物,同时进行死角打扫,利用红外和雷达,先调整机器人即将行进的角度,再进行边沿行进,确保不会碰到障碍物;

4.跟踪模式:可以根据跟踪模式,跟随用户进行实时方位的清洁,通过雷达控制距离,通过红外调整方向,通过摄像头来判断是否跟踪人或是物品。

5.监控模式:利用WIFI模块,通过UDP方式进行家中实时环境的监控。

3服务型机器人软件设计方案(Software Design of Service Robot)

此机器人的软件设计主要针对Android手机客户端,软件的主界面可接收实时传来的摄像头视频数据,可以通过按键让手机拍下当前以摄像头为第一视角的图片。

主界面上有选择功能模式的4个按钮,可以选择机器人的运行模式,如:避障模式、边沿模式、跟随模式等,同时可以前、后、左、右控制机器人的行为,也可以利用上、下、左、右4个键来控制摄像头调整监控视角,此外,加速、减速两个按钮可以控制机器人的行动速度。

3.1跟踪功能

跟踪功能的主要对象是操作用户,此机器人可以跟随用户的脚步,进行即时移动和清洁。

此功能的设计思路是,利用Android手机客户端发送指令开启此功能,利用不同传感器返回的距离值进行判断,利用红外传感器控制、跟踪用户的方向,利用返回值判断前方有无障碍物,利用雷达控制机器人和用户之间的距离,利用摄像头判断是否正确跟踪用户。使用face++功能识别用户面部,判断跟踪是否正确。图3是跟踪功能的流程图。

3.2避障功能

此功能主要利用红外模块进行判断前方、左右有无障碍物,对周边环境的进行预判。

此功能的实现思路是,当前方、左右无障碍物时,进行正常行进;当右边有障碍物时,左舵机加速移动;当左边有障碍物时,右舵机加速移动;当卡入死角时,先后退到安全距离,然后判断左右障碍物的距离,进行左右偏转后行进。图4是避障功能流程图。

4结论(Conclusion)

此服务型机器人采用红外、雷达、摄像头等模块,结合Android手机客户端,实现对家庭的清洁管理与监控。此外,该机器人清洁过程的分贝较低,而且操控方式简单,只需手机安装应用程序即可直接操控机器人,为了方便用户使用,此机器人提供多种模式可供用户选择。

面向服务的分析与设计 第8篇

关键词：智慧社区,云分支服务器,负载均衡,集群

智慧社区服务体系，是以智慧社区各类软硬件设施为依托，以社区主体为服务对象，以社区智慧服务为主要内容，以满足社区居民多方面生活需求、提升社区居民生活质量为目标[1]。目前，我国智慧社区研究正逐步推进，但主要侧重于概念、内涵及技术分析等方面的探索，智慧社区产品与技术方案尚不成熟，智慧应用处于初级阶段[2]，服务系统共享性较差。

基于云分支服务器的智慧社区服务系统，可实现社区无线网络覆盖，功能包括新闻浏览、影视播放、外卖点餐、商家推荐、智能家居、智能缴费等;用户通过连接Wi Fi即可实现上网并访问云分支服务器，使用智能服务和软件，节省人力及其他成本;社区管理中心利用系统提供的后台管理软件自行更新社区内云分支服务器的资源;社区内所有云分支服务器通过将本地数据上传到中心服务器实现数据的存储。将多功能一体化的云分支服务器合理分布在社区，实现了终端融合、网络融合、平台融合、服务融合，是社区未来发展的必然趋势[3]。本文提出的面向智慧社区的云分支服务器为智慧社区建设提供了一个全面智能化建设和部署的参考依据，使居民享受更方便、更舒适、更智能的新型服务。

1 总体架构

社区内布置多台云分支服务器，实现了区域Wi Fi覆盖，居民实现用户登录认证;视频点播、直播;在线新闻和本地新闻公告;APK下载;在线支付;自主后台管理和商户产品推广;在线活动以及第三方应用服务等。如图1所示，云分支服务器应用在社区并接入网络，手机等终端设备通过云分支服务器构建的局域网实现上网，并通过访问云分支服务器使用服务软件;中心服务器可控制管理云分支服务器的配置并对其数据资源进行存储和更新。

本文的工作重心为面向智慧社区应用的云分支服务器的实现，具体包含:云分支服务器设计;云分支服务器端数据存储与更新算法实现。

2 云分支服务器设计

2.1 硬件设计

云分支服务器CPU采用华为开发的Hi3716C芯片，该芯片采用了ARM公司先进的Cortex A9架构的处理器，高速处理能力可以满足未来业务需求。Hi3716 C内置2路以太网，2路USB,1 SATA/e SATA和1路PCIe接口，提供灵活的连接方案。并支持MPEG-2/H.264/AVS/Real Video/VC-1等多种格式的高清视频解码，满足多媒体播放的要求。提供音频和视频的输入接口，满足可视通信的要求。设计实现的Web路由器采用Realtek8192芯片作为USB-Wi Fi网络接口芯片，Realtek8192芯片符合802.11n规范、高度集成MIMO Wireless LAN(WLAN)USB 2.0网络接口，结合MAC，基带和射频2T2R，为无线客户端提供了高吞吐量性能的完整解决方案。云分支服务器通过连接USB-Wi Fi实现Wi Fi功能;并通过外围SA-TA3.0 Host接口外扩2 Tbyte固态硬盘空间以存储数据资源。云分支服务器功能硬件设计原理如图2所示。

云分支服务器由于是利用嵌入式技术，因而比一般传统服务器有功耗低，可靠性高，噪声小，寿命长等优点。云分支服务器工作环境参数指标如表1。

2.2 软件设计

云分支服务器软件部分主要包括Web服务设计、Wi Fi路由器以及数据处理模块两大部分。

2.2.1 Web服务器模块

移植sqlite3+httpd2.2.7+php5.2.13到Hi3716C ARM板并进行相应配置，搭建Web服务器。从运行的角度看，httpd2.2.7版本比老版本更加强大，更具可扩展性。支持多线程操作模块;并提高了代理服务器的性能;同时，增加了加强安全和可管理性的模块[4]。而php5.2.13支持对php等网页文件的加密、解密功能，保证了网页文件的安全性和可靠性。

2.2.2 Wi Fi路由器模块

通过开发内核，交叉编译与移植hostapd、dnsmasq、驱动等文件，以及修改相应配置等并移植，实现局域网无线路由器功能。用户通过手机等移动设备可搜索到构建的无线Wi Fi并连接，通过点击自动跳转到浏览器登录界面，点击“免费登录”跳转实现上网功能。

2.2.3 数据处理程序设计

数据处理程序实现了将本地端浏览记录和额外数据进行处理包括压缩、加密等，然后上传到中心服务器端进行保存，并删除本地数据以释放内存;同时实现了从中心服务器端下载数据库和服务软件等进行数据更新。如图3所示。

3 数据存储与更新算法

实现数据存储和更新的智慧社区云分支服务与中心服务器可构成一个虚拟的集群服务器系统，通过网络进行数据文件的传输，实现数据存储与更新。在实际传输过程中，当多个云分支服务器同时向中心服务器发出数据传输请求时，中心服务器应如何进行调度选择，保证集群系统平均负载最小是关键所在[5]。

3.1 数据存储与更新系统

集群服务器系统架构如图4所示。

中心服务器:智慧社区管理中心，连接多个更新服务器，并对所有更新服务器分类管理，将需要更新的数据或应用程序按照类别下载至相应的更新服务器;存储云分支服务器端的大量数据，控制实现云分支服务器端数据更新与获取。

更新服务器:更新服务器通过网络与所述中心服务器和云分支服务器连通，每个更新服务器用于存储不同类别的数据内容，包括社区内各种服务、软件和数据库等;所述更新服务器的标识以及所存储的数据类别信息都记录在中心服务器。

云分支服务器:合理分布在社区内，保存了大量数据包括电视节目列表，用户认证数据，用户功能配置数据，用户功能使用记录数据，音视频多媒体文件，云分支服务器应用程序等;云分支服务器需要将这些数据上传到中心服务器端进行存储以释放本地资源，并从中心服务器端下载最新数据以实现本地更新。

3.2 基于节点负载权值的算法

3.2.1 节点负载

假设集群(社区)中云分支服务器的总数为N(N>0)，集群中节点i代表云分支服务器，其中0<i<N。集群中各节点服务器的软硬件配置均相同，但分支服务器用户访问情况不同。因此，节点性能与CPU使用率、内存使用率和网络吞吐量有关[6]。同时，为了更加准确地表示集群性能，引入权值向量r

式中:ri是各个指标的权重因子。那么获得节i上云分支服务器的性能指标表示如下

式中:P(cpui)为节点CPU的相对值;P(memi)为节点内存相对值;P(ioi)为节点网络吞吐量。

目前主要是根据集群的实际应用场合评价服务器节点负载，因此，本文根据CPU、以及网络流量的使用率计算节点负载情况，并针对不同情况适当增加或减少指标。为了具备可比性，对负载参数进行详细描述。

节点的CPU使用率为C(cpui);内存使用率为C(memi);假设在时刻t1(单位ms)节点i接受的字节数是k1，发送的字节数是g1，运行到时刻t2，此时接收到的数据字节大小是k2，发送的数据字节大小是g2，那么网络流量使用率可以表述为

最后，根据实际情况动态调整引入的权值r，计算集群节点负载参数Li，表示如下

式中:ri是各个指标的权重因子，表示不同应用环境下这些指标对节点的影响程度。

本文通过节点性能和负载状况两个方面来计算节点的处理能力，如何通过这两个指标合理调度响应节点的请求使得数据传输效率最高是当前需要解决的难点。所以，本文引入节点分配权值ωi的概念，依据上述计算所得的节点参数，计算节点调度权值，计算方法如下

说明节点被调度响应的概率与节点负载成反比，即节点负载越大，被调度的概率越小，节点云分支服务器的处理能力越差，反之亦然。

3.2.2 基于负载权值的算法

本文算法的设计思想是:首先根据集群系统中各节点云分支服务器的性能，计算得到相应的性能参数;然后根据实际运行情况，动态获得节点各个指标的运行状态，节点任一指标超过阈值则被排除，并选择符合负载要求的节点;最后计算各节点负载参数，计算得到节点的分配权值。其具体描述如下:

步骤1，设定最大值即阈值δ;

步骤2，当多个节点同时进行请求时，中心服务器最初调度响应的节点j满足如下条件

如果其他节点满足如下条件

则将节点j分配到可选节点集合中。

步骤3，计算可选节点集合中节点被调度的概率Hk

步骤4，根据集合中节点被调度的概率选择云分支服务器进行数据传输。计算集群平均负载P

集群系统平均负载越小，说明集群系统越稳定，性能越好。

3.3 实验结果及分析

为了测试该算法的有效性，测试环境为一台计算机作为中心服务器，一台作为程序执行的计算机，一台网络负载均衡器和一台数据库服务器。参考文献[7]提出的算法，计算集群综合负载参数，如表2所示。

测试每台云分支服务器用户访问量为500，网络带宽分别为1 Mbit/s,10 Mbit/s和100 Mbit/s环境下，调度节点的响应时间。并发连接数为100～1 000，采用本算法和传统算法相比，调度节点的时间结果如表3所示。

由表3可知，经多次测试，随着请求节点个数即集群中云分支服务器个数的增加，无论集群网络环境带宽多大，通过本算法得到的调度节点时间比传统算法明显缩短。

在数据传输过程中，时刻监测集群平均负载情况。在采用该算法进行节点调度选择过程中，测试集群系统的平均负载情况如图5所示。

由图5可知，随着请求个数即云分支服务器的增加，集群系统平均负载呈现上升趋势。但与传统算法本文基于节点负载权值的算法有效降低了集群系统的平均负载，提高系统的性能。说明智慧社区内的云分支服务器进行数据存储与更新过程中，基于节点负载权值的算法有效降低了社区服务系统的负载，提高了社区服务系统的性能和运行速度，大大节省了居民使用服务的人力和时间。

4 小结

本文设计的云分支服务器功能广泛、性能稳定、体积小且成本低，已广泛应用于多省社区内，每台云分支服务器最多支持800用户同时访问，其功能和性能指标得到广泛认可，应用前景非常广阔。文中给出了基于该云分支服务器的数据存储与更新方法，能够实时存储和更新本地数据资源，与传统算法相比，本文算法能够有效降低智慧云分支服务器系统的负载，提高了智能服务系统的性能和稳定性。

参考文献

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[4]安峰.搭建Web服务的嵌入式Web Server[J].单片机与嵌入式系统应用,2014,14(3):43-45.

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[6]陈建红,王志谦.基于DHCP服务器状态的动态负载均衡算法[J].电视技术,2013,37(23):109-111.

面向服务的分析与设计 第9篇

目前许多企业都已实施办公自动化系统,由于存在着思想误区,认为办公自动化就是简单的公文处理,因此大多系统依照传统的办公自动化理论,采用非结构化的传统文档处理产品,缺乏对企业特点的深入研究,实施失败率较高,效果不好,主要问题集中体现在:

缺乏企业办公理念设计研究,大多简单依照传统办公自动化理论,主要以非结构化的文档作为主要处理对象,考虑中国国情尤其是企业的需求较少,不能满足企业的实际办公需求;缺乏企业办公开发研究,大多直接购买国外产品进行简单二次开发,开放性和扩展性较差,难以与其他业务系统集成,容易形成信息孤岛;缺乏企业办公实施研究,错误认为产品好就能应用好,缺少组织推广和实施方法。

综上所述,针对企业办公的需求特点,对企业办公进行理念、设计、开发、实施等进行研究,对于企业成功实施办公自动化具有重要意义。

2 CIOIS的架构及关键技术

根据IOIS的层次,本文重点给出目前企业应用最广泛的协同型办公信息系统(CIOS)的架构及其关键技术。

2.1 CIOIS业务逻辑架构

从业务逻辑上分,CIOIS可分为接入层、应用层、服务层和资源层等四个层次,如图1所示。

2.2 关键技术

2.2.1 单点登录

单点登录是实现企业信息系统集成的关键,也是CIOIS的重要应用支撑组件,其关键技术采用了基于Web Service,安全标准遵循WS-Security和WS-Trust。使用WS-Security安全的消息传递机制来为安全性令牌的签发、交换和验证定义额外的原语和扩展。WS-Trust还使得凭证能够在不同的信任域(trust domain)中签发和传播。为了保护两方之间的通信,这两方必须交换安全性凭证(直接地或间接地)。CIOIS统一安全身份认证服务原理如图2所示。

单点登录SIGN_IN API调用的消息语法如下:

2.2.2 工作流

工作流(见图3工作流组成)是CIOIS的核心,按照WFMC的定义:所谓工作流是指业务流程的全部或部分自动化,在此过程中,文档、信息或任务按照一系列过程规则在不同的执行者之间传递、执行。工作流由以下几部分组成:

1)过程(流程)定义工具(Process Definition Tool);

2)工作流执行服务(workflow enactment service);

3)直接调用应用(invoked application);

4)工作流的客户应用(workflow client application);

5)工作流的管理和监视工具(Administration&Monitoring Tools)。

2.2.3 SOA架构

面向服务的体系结构(SOA)是一个组件模型,它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的,它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

图4展示了SOA中的协作。这些协作遵循“查找、绑定和调用”范例,其中,服务使用者执行动态服务定位,方法是查询服务注册中心来查找与其标准匹配的服务。如果服务存在,注册中心就给使用者提供接口契约和服务的端点地址。下图展示了面向服务的体系结构中协作支持“查找、绑定和调用”范例的实体。

以下是实现SOA的关键技术:

WEB服务(Web Service),Web服务是一种可编程的应用程序。它使用一系列标准协议来对各种请求作出响应。

SOAP(Simple Object Access Protocol)为在一个松散的、分布的环境中使用XML对等地交换结构化的和类型化的信息提供了一个简单且轻量级的机制。

XML是开放式数据存储和数据交换的关键性语言。

2.2.4 信息门户

信息门户(Enterprise Information Portal,EIP)的基本作用是为人们提供企业信息,它强调对结构化与非结构化数据的收集、访问、管理和无缝集成。对访问者来说,企业信息门户提供了一个单一的访问入口,让所有访问者都可以通过这个入口获得个性化的信息和服务。

3 具体应用案例

黑龙江省电力局自2006开始遵循IOIS的理念,以工作流为核心,采用SOA架构,构建了HEPC-CIOIS,实现了CIOIS与业务系统(如客户关怀系统、ERP、人事系统等)实现了单点登录与系统集成,统一通过企业门户为领导和员工进行信息一体化展现和个性化定制,同时充分考虑了与下属单位之间的信息共享,取得了良好的使用效果,系统架构如图5所示,限于篇幅,具体的介绍在此从略。

4 总结

本文以针对目前企业中建设办公自动化的现状,针对传统办公自动化理论的弊端,提出建立新型综合办公信息系统的观点,并试图系统的阐述新型综合办公信息系统(IOIS)的定义、特点和关键技术,以期为企业建设办公自动化系统的过程中抛砖引玉,共同探索适合我国企业现实情况的信息化建设系统建设之路。

摘要：目前许多企业都已实施办公自动化系统,大多依照传统的办公自动化理论,采用非结构化的传统文档处理系统,很难与现有业务系统整合,失败率较高。针对这种情况,通过对企业办公需求的深入分析,提出了适合企业的面向服务架构的综合办公信息系统理念,并对其特点、架构、功能及其关键技术进行阐述,并给出黑龙江省电力公司的成功案例。

关键词：办公自动化,工作流,综合办公信息系统,面向服务架构

参考文献

[1]朱继生,汤惠平,钱南恺.办公自动化[M].北京:北京科学技术出版社,1987.

[2]薛华成主编.管理信息系统[M].3版.北京:清华大学出版社,1999:12.

面向服务的分析与设计 第10篇

物联网IOT(Internet of Things)是通过感知技术把物与物、人与物通过互联网相连接,并进行信息交换和通信,以实现对物的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网将现实世界与虚拟网络世界完美结合,其中物理的和虚拟的物具有身份标识、物理属性、虚拟特性和智能接口[1],物与物之间互联互通,与信息网络无缝整合。互联互通和在物的约束范围内提供与物相关的服务是物联网的内在要求[2,3]。然而,物理的物数量大、种类多、具有异构性,虚拟的物具有信息关联复杂的特性。因此,需要建立一个通用的服务平台,以实现对物的有效管理、交互和处理,确保提供与物相关的服务。当前国内外学者对物联网中间件已有相关研究,如Savant中间件用来处理多个传感器发出的事件数据,并送至上层应用程序[4,5];TOC(Things Oriented Communication)中间件在各物联网对象间定义中立的接口,使其通过统一的接口进行交互[6],但是这些中间件对物与物间关系及服务的可管理性支持较弱。此外,它们缺乏统一的数据处理接口,难以与多个后端应用程序连接。

本文提出一种面向服务的物联网中间件模型SOM(Service Oriented Middleware),并基于该模型设计与实现了中间件系统。SOM的基本理念是注重物联网中物的系统功能,通过提供一种开放式的方法对物进行管理,使用服务总线技术完成与物相关的服务的请求响应,并采用安全模型保障服务的安全。同时,向上层应用提供能适应具体应用的处理接口,满足应用规模的可扩展性。SOM提高了物联网中物与物间协同工作的能力,为快速部署IOT应用提供基础性的技术平台。通过在危险化学品运输监控系统中的实际应用表明,系统运行稳定、可扩展性好,取得较好的效果。

1 SOM中间件的设计与实现

1.1 SOM中间件的总体结构说明

SOM中间件由物联网设备服务代理、数据服务总线和数据处理引擎三个部分构成,其总体结构如图1所示。

(1) 物联网设备服务代理。

设备服务代理位于SOM中间件逻辑的最底层,直接与设备进行交互,它注重设备的内部属性和系统功能,通过建立设备模型,统一封装和管理不同协议的交互设备,对外提供功能接口,实现异构设备的接入。数据使用者通过统一的接口与设备进行交互。

(2) 物联网数据服务总线。

数据服务总线是SOM中间件的核心,是整个中间件系统消息的中转和加工站,各物联网应用之间进行信息交互的公共平台。数据服务总线采用层次结构设计,分为三层:总线接口层,向数据处理引擎提供数据交互的服务接口;传输服务层,实现底层的数据传输功能;服务管理层,是总线的核心,提供请求与响应、数据转发、任务调度以及监控管理等功能,并设计安全服务组件应用于总线各层中。

(3) 物联网数据处理引擎。

数据处理引擎提供一种可扩展的数据处理系统接口,可依据物联网系统的具体应用接入相应数据处理系统。数据处理引擎运用规则描述语言,把上层应用分解成动态执行的子过程,通过流程配置允许子过程绑定多个服务,并通过流程解析和流程执行来顺序或并行组合执行子过程,实现动态流程化操作。

1.2 物联网设备服务代理设计

物联网设备服务代理是SOM中间件设备功能服务化的关键,其主要包括设备抽象、设备通信、设备监控和设备配置四部分。图2所示为设备服务代理的实现结构。设备抽象基于本体论思想[7],采用多元本体建模,包含通用本体、领域本体和服务本体,运用XML标记语言对设备本体进行统一的描述和表示。通用本体描述各外接设备的公共属性,为领域本体的构建以及领域本体间的集成提供一致性的语义描述;领域本体继承通用本体的概念和属性,基于设备类型对设备的静态信息和动态信息进行描述;服务本体则用于描述设备对外提供的服务接口,接口本身通过设备通信部分提供。设备通信的功能是将上层对设备服务的调用转换为针对具体设备的调用,并对来自不同类型设备的数据进行适配处理,从而得到统一的、格式化数据,这一功能通过内置在其中的控制器实现。控制器与外界设备和物联网数据服务总线之间通过通道进行数据传输。采用集成通信的设备封装方式,将设备抽象和设备通信结合,组建为设备模型,以维护设备属性信息和运行状态列表(StateList),并充当与设备通信的代理,数据使用者通过设备模型提供的接口与设备之间进行交互。设备配置提供参数配置和权限配置功能,采用“服务”驱动,以“push”模式将配置数据发送至物理网数据服务总线。设备监控提供界面以呈现设备信息,用户可通过远程访问模块对设备进行远程访问。

1.3 物联网数据服务总线设计

物联网数据服务总线设计的核心问题是如何实现不同联网对象以及各物联网应用之间的消息交互。按照松耦合设计原则,本文设计了层次结构的数据服务总线,图3展示了数据服务总线总体架构。服务管理层是服务总线的核心,主要由通信总线组件和Scheduling Server、Peer Server、App Server、Comm Server构成。通信总线组件包括Listener和Caller,前者负责监听服务请求,后者负责发送服务请求。通信总线组件贯穿于各Server中,不同Server的Listener和Caller之间通过通道进行双向通信。图3中,设备代理服务发送消息至Peer Server,Peer Server监听到来自总线的请求后,将消息通过绑定的通信总线组件Caller传递至总线;总线依据请求的服务类型,将消息进行格式转换,并传递至请求的Server的通信总线组件Listener;由Listener将消息格式转换为相应的应用系统能理解的格式。具体处理过程为:当有请求消息通过通信总线组件Caller的封装后到达总线,Scheduling Server监听到总线上的消息后触发分配器。分配器负责负载均衡,维护App Server服务状态表,通过查询此表查找是否有可以工作的App Server节点。如果有,更新ChannelMap,建立Peer Server与Comm Server、App Server之间的映射;再通过Comm Server将消息传递至App Server;如果没有可用节点则等待一段时间后继续查找。Comm Server提供存储转发服务,内嵌消息管理模块,维护MicroChannelMap,建立设备终端与App Server间的映射,确保设备终端的数据能被App Server实时处理。App Server提供数据处理服务,内置服务引擎,会依据数据的内容将数据进行分类整合,最后由中间件按预先配置的流程决定哪些数据应当入库、哪些数据应发往应用系统。

1.4 物联网数据处理引擎设计

物联网数据处理引擎在SOM中间件与物联网具体应用的交互中起着关键作用。物联网应用的丰富性使得单个服务的功能往往无法满足用户的需求,需要组合不同的服务来完成复杂的流程化工作。为详细地对服务进行描述,本文引入规则描述语言,将其作为引擎的输入,流程解析器和流程执行器是引擎的核心组成部分。基于ECA(Event-Condition-Action)规则模型[8],规则描述语言采用“事件-条件-活动”的方式,将物联网应用的处理逻辑抽象为多个活动,以及活动间的控制依赖关系和数据依赖关系。本文中对活动的定义为由活动类型、输入参数和输出参数三个要素构成,而控制依赖关系为活动间的顺序、并发、选择、循环关系;数据依赖关系则为数据源和数据目的地间的映射。当定义的事件发生时,若条件得到满足,则执行预定义的活动。通过将活动组合为子过程的方式进行流程配置,将具体应用的业务逻辑从程序代码中分离出来,并允许替代服务的实现。图4展示了数据处理引擎的结构。其中,流程解析器的功能为将规则描述语言解析为抽象语法树AST(Abstract Syntax Tree),包含消息实体描述解析部分和规则文件解析部分。结合面向对象技术,通过构造可复用的编译基本类,采用递归下降法加以解析。流程执行器的功能为遍历AST,调用各子执行器完成语句的执行,其中每个子过程可以动态绑定一个或者多个下层的服务,服务的执行相互独立,具体过程为:流程执行器内包括数据库执行器、消息队列执行器、Web Service执行器和TCP/IP通信传输执行器,流程配置中的活动描述与相应子执行器中的语义处理函数建立映射;语义处理函数通过物联网数据服务总线提供的数据处理接口接入总线,运用总线的Service Engine组件实现数据库应用、界面管理查询等功能。处理引擎向上层应用系统暴露获取流程配置文件、解析和执行三个接口,以此来实现具体应用系统的接入。

2SOM中间件在危险化学品运输监控系统中的应用

本文设计的SOM中间件已在一些实际项目中得到应用。以GPS和传感技术为硬件基础、SOM中间件为软件基础的物联网相关技术,可以实现危险化学品运输监控的信息化和智能化。

2.1 拓扑架构

危险化学品运输监控系统提供车辆状态、行驶路线、区域等监控,以及轨迹回放、报警、系统管理等服务,通过SOM中间件,兼容各种规格和型号的GPS设备和传感器,将终端感知设备信息进行实时处理并展示,实现危险化学品运输终端的多级、多方面监控。例如:对总监控人员能看到所有终端的监控界面;对于部门人员能看到所管辖区域的车辆运输信息。监控系统预留与车辆配送信息系统的接口,可根据配送员的需要把相关的数据传到配送信息系统数据库中,极大提高了系统的可扩展性。危险化学品运输监控系统拓扑结构如图5所示。

2.2 交互设计

根据SOM中间件的设计理念,注重每个危险化学品车载终端的静态属性信息以及如GPS、温度、湿度等动态信息,对车载终端和各传感设备的参数与服务进行配置,以及设置车辆报警规则。以GPS信息的监控为例,图6展示了监控端与服务器间的交互过程。设备代理服务器不是直接与GPS处理服务器通信,而是通过调度服务器对其进行负载均衡,再通过通信服务器获得GPS数据,避免因大批量并发操作导致的网络阻塞和系统崩溃。

2.3 系统特点

基于SOM中间件的危险化学品运输监控系统具有如下特点:

(1) 在SOM设计、实现过程中,将来自危险化学品运输终端、摄像头等封装为统一的设备模型,对其间的交互采用统一的接口定义,具有较好的可扩展性,符合IOT网络万物互联的理念,能很好地适应未来监控终端和其它系统的扩展接入。

(2) 危险化学品运输终端数据的传输及处理过程,运用具备负载均衡功能的服务总线技术,有效避免监控车辆、监控路况等的实时信息不能及时传输和处理的问题,能对异常报警、紧急报警等作出快速响应。

(3) 对车辆监控报警规则和部分消息处理流程,通过运用数据处理引擎配置报警流程和处理流程,实现对报警规则、处理规则的统一管理,能很好地适应业务规则的变动。

3 结 语

本文提出一种面向服务的物联网中间件,并设计与实现了SOM中间件系统。在SOM中间件中以提供与物相关的服务为核心,通过定义中立的服务接口,实现物以及物与物间的有效管理、交互,以及与上层具体应用的对接。最终通过应用实例,验证了SOM的设计思想和功能。

摘要：提出一种面向服务的物联网中间件,注重物联网中物的系统功能,通过定义中立的服务接口,实现物、物与物间的有效管理和交互,以及与上层具体应用的对接。在该中间件的设计实现中,采用服务组合的方法,分别实现物的管理、交互和处理等服务。通过在某危险化学品运输监控系统中的应用,验证了面向服务的物联网中间件的设计思想和中间件系统,较好地保证了服务的提供和应用的可扩展性。

关键词：物联网,中间件,面向物的服务,设备服务代理,数据服务总线,数据处理引擎件

参考文献

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