基于UML的高校科研管理系统的建模研究

李兴鹏,武 伟

(1.苏州农业职业技术学院 信息与机电工程系,江苏 苏州 215008;2.上海应用技术学院 计算机科学与信息工程系,上海 200235)

由于高校科研管理所涉及的内容不断扩大、科研内容的增加,传统的管理模式已经不能满足复杂的科研管理工作.随着信息技术在管理上越来越深入的应用，管理信息系统的实施在技术上已逐步成熟，高校科研管理部门越来越重视信息化建设.笔者通过分析苏州农业职业技术学院科研管理的实际需求,以UML(Unified Modeling Language,统一建模语言)为工具,结合面向对象和软件工程建立了系统的设计模型，为后续的系统开发提供基础.

1 系统功能分析

通过需求分析，可以建立科研管理系统的功能结构图如图1所示.本系统包括如下功能：①科研人员可以在网上查看学生和教师的科研信息，在网上完成科研项目的申报工作.②管理员完成科研信息的输入、更新和维工作；科研经费管理工作；科研成果的管理等.因本篇幅有限，本文就系统中的科研项目管理进行分析描述.

1.1 科研项目管理

科研项目管理主要有以下模块组成：

1)项目台账：通过项目台账可以直观的了解到项目的整体运行情况，查看每个项目的详细情况，包括项目的申报信息、立项信息、项目组成员、项目文档、经费信息等数据.

2)申报与评审 ：项目申报工作流程包括发布申报指南、启动申报、在线提交申报材料、材料审核、组织专家评审，最后确认立项.

3)项目立项：立项时，需完善项目立项信息，填报任务书.项目立项后，系统向项目负责人和所在部门发消息，提示相关人员进入系统完善项目信息并提交项目开题报告和实施计划.

4)项目实施：项目进入实施阶段后，由项目负责人定期更新项目进度情况.项目文档 项目实施过程中产生的各种项目文档，可由项目组成员上传到系统中，文档可以在组内共享.

5)项目验收：项目实施后期，项目负责人在线提交项目验收申请，并上传结题材料.主管部门可以组织专家进行验收评审.

6)成果归档：项目验收后，凭验收通知单即可进行成果归档工作.项目负责人准备归档材料，并由所在科室审核，然后报科研处.

1.2 科研经费管理

通过经费台账，可以了解到经费预算和实际开支情况，并可以对经费进行各种查询和统计分析.对项目的经费预算可按科目进行编制，不同来源的项目预算科目可以有所不同.经费预算可作为经费报销时的重要依据.经费到账项目批准经费或合同经费可能要分几次到账，在系统中可以记录项目的实际到账情况，并生成和打印经费到账通知单.项目组成员在线填写报销单，所在科室、科研处、院领导和财务部门等依次对报销单进行审核.可以通过系统打印出经费报销单.

1.3 成果管理

1)专利成果：专利信息包括基本信息、作者信息、缴费信息和应用情况等几个方面.对专利的申请、公开和授权过程进行记录和跟踪，并对专利的缴费信息和应用情况进行管理.

2)获奖成果： 对各类科研获奖情况进行管理，获奖信息包括奖励名称、获奖时间、奖励级别、奖励等级、证书号、发证单位、获奖成果等基本信息，以及获奖作者信息.奖励数据还可以与项目、成果数据关联起来.

3)论文论著：论文可分为期刊论文、论文集和文章等类型.在系统中可以对论文发表情况进行登记和管理.论文信息包括基本信息、作者信息、收录引用情况和转载情况.

1.4 科研队伍管理

1)科研人员：通过系统可以掌握科研人员的基本资料，包括姓名、性别、年龄、职称、学历、学位、研究方向、联系方式等.另外还可以查询到每个人的科研情况，包括项目承担情况、经费使用情况、以及论文、专利、获奖等成果情况等.

2)专家管理：建立专家库，收录专家基本信息.专家从科研人员库中筛选，也可以是外部专家.在系统中还可以对专家进行分组分类.

1.5 系统维护

1)权限设置：系统中可以设置多种用户角色，不同级别的角色只能查看和操作的所属级别范围内的数据.每个角色在系统中的查看和操作权限都可以做精确设置.

2)日志监控：用户登录情况和用户操作情况都可以做详细的日志记录.管理员可以查看日志，监控系统运行和使用情况.

3)数据备份：系统定期自动备份，确保数据安全.系统出现故障后，备份数据能及时还原.

2 基于面向对象的UML 建模机制

2.1 面向对象概述

系统在构造模式时，贯彻了面向对象的思想，体现面向对象设计的主要原则，面向对象的主要特征有：①封装性：封装性是保证软件部件具有优良的模块性的基础，面向对象的这一封装机制的目的在于将对象的使用者与设计者分开，使用者不必知道对象行为实现的细节，只需用设计者提供的协议命令对象去做即可.②继承性：在面向对象系统中，继承性不仅用在对操作系统的继承，还用在对数据内.在面向对象系统中，引入继承机制后能清晰体现相关类间的层次结构关系，减小代码和数据的重复冗余度，大大增加程序的重用性.能通过增强一致性来减少模块间的接口和界面，大大增加程序的易维护性.③多态性：面向对象系统的多态性指的是，当不同的对象收到相同的消息时产生不同的动作[1].

2.2 UML建模机制

UML(unified modeling language，统一建模语言)是一种面向对象的、直观化的、功能强大的系统建模工具，建模是面向对象分析和设计的核心，UML具有可视化与表示能力强、独立于过程、独立于程序设计语言、易于掌握等特点.使用UML进行系统分析和设计，可以加速开发进程，提高代码质量，支持动态的业务需求. UML提供了用例图、类图、时序图和状态图等各种图形，通过这些图形，用户可以对软件系统进行面向对象的描述和建模，可以描述软件开发从需求分析直到实现和测试的全过程[2-3].

1)用例图

用例图描述的是外部执行者护所理解的系统功能.用例图用于需求分析阶段，它的建立是系统开发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户对需求规格达成的共识.它是从系统的外部用户角度出发,是对系统的抽象表示.因系统涉及的用例图比较多，限于篇幅有限，本文给出了如图2所示的科研管理系统的用例图[4-5].

管理人员的功能主要有：①科研信息发布；②科研成果管理；③科研信息查询；④科研经费管理；⑤科研信息维护等.科研人员的主要功能有：①科研信息查询；②科研项目申报等.

2) 顺序图

顺序图显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的顺序，同时显示对象之间的交互合作，描述对象间的协作关系，表达了对象之间的交互过程.通过(图3)顺序图可以清晰看出系统管理员登陆、身份验证、信息添加、信息查询以时间为顺序的消息交换,这对于把握系统的控制流、顺序行为和交互行为是非常有益的[4-5].

图2 用例图 图3 顺序图 Fig.2 User case Fig.3 Sequence diagram

3) 类图

类图描述系统中类的静态结构，类图用来表示系统中的类与类之间的关系,它是对静态结构的描述.类图包括属性、操作以及许多类型的角色和关联，类用来表示系统中需要处理的事物,类与类之间的关系都体现在类图的内部结构之中,通过类的属性和操作反映出来.图4给出了科研管理系统的类图[6-7].

4)状态图

UML状态图描述了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起状态的迁移.大多数面向对象技术都使用状态图来描述一个对象在其生命周期中的行为.图5表述了科研系统中的有关项目从申报到结题的状态图[8].

3 系统的开发模式

在结构设计上采用B/S模式.主要原因是B/S模式的系统具有布署方便、操作简单、易维护等特点.在B/S模式下，所有系统的程序代码、数据都全部集中在服务器端，客户端不必安装系统的任何程序，仅通过浏览器就可以完成系统的访问.典型的三层B/S架构模式的系统结构图如下[9].

图4 类图 图5 状态图Fig.4 Class diagram Fig.5 Statechart diagram

图6 三层B/S体系结构图Fig.6 System structure drawing based ofthree level B/s

4 结束语

高校科研管理系统是学校综合信息化平台的一个重要组成部分.基于UM建模分析与设计方法，可以提高系统开发质量,支持动态的业务需求，从而更好地满足客户的需求.今后将进一步给出系统的详细设计.

[1] 靳红.基于面向对象程序设计图形矢量化研究[D].沈阳：东北大学，2008.

[2] 刘志城等.软件工程与Rose建模案例教程[M].大连:大连理工大学出版社，2009.

[3] Kenlunn.UML软件开发[M].北京：电子工业出版社，2005.

[4] 任丽君.基于UML的学生网上选课系统建模[J].长春师范学院学报:自然科学版,2006(1)：72-76.

[5] 李兴鹏.基于UML学生管理系统的分析与设计[J].廊坊师范学院学报:自然科学版,2008(5)：26-28.

[6] 张敏丽.基于Web的高校管理系统的设计与实现[D].北京：北京科技大学，2002.

[7] 周峰,孙更新.UML与RationalRose 2003软件工程统一建模原理与实践教程[M].北京:电子工业出版社, 2007.

[8] Joseph Schmuller.UML基础、案例与应用[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[9] 曹斌.高校教务管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2010.