基于模型驱动的中药饮片企业信息系统开发△

张季，周金海

(南京中医药大学 信息技术学院，江苏 南京 210023)

基于模型驱动的中药饮片企业信息系统开发△

张季，周金海*

(南京中医药大学 信息技术学院，江苏 南京 210023)

中药饮片作为中药企业产品的主要形态之一，其生产状况一直较为落后，要实现中药饮片企业的现代化管理，需要采用先进的技术和方法实现其企业信息系统的开发，进而实现中国特色与国际接轨。模型驱动架构为企业信息系统的开发制定了规范和标准，可以使企业信息系统的开发实现更为高效，开发过程中分析得到的模型与数据更加具有继承价值。本文叙述了以模型驱动架构为指导、实现中药饮片企业信息系统规范化开发的关键步骤。

中药饮片企业信息系统；模型驱动架构；企业建模

中医药是我国非物质文化遗产的典型代表。近年来，随着一系列扶持、鼓励中药产业政策的颁布、实施，我国中药产业取得了长足的发展，2012年前三季度。中药商品进出口额24.3亿美元，同比增加10.53%，其中，出口额18亿美元，同比增长7.20%；进口额为6.3亿美元，同比增加21.32%。但是，前三季度大陆对台湾的中药材及饮片的出口额仅为1 997万美元，同比下降49%[1]。这说明中药饮片行业发展的滞后性已经极大地阻碍了中医药产业的国际化发展，所以无论从质量管理还是生产流程上都迫切需要采用先进的科学技术为指导，实现中药饮片企业信息化、科技化的发展进程。作为中药产品主要形态之一的中药饮片，是指将中药材经过净选、洗涤、整理、切片、干燥、炮制等一系列程序加工形成的供中药方剂或用于中医临床治疗、预防的药物。目前，我国从事中药饮片加工的生产企业约有700余家[2]，其中仍有大部分企业采用家庭手工作坊式的生产方式，为扭转中药饮片行业发展的滞后性给中医药产业国际化发展带来的负面影响，迫切需要以先进的现代化科学手段来调整和改革中药饮片生产企业的生产过程、企业管理模式、产品销售方式等。

1 中药饮片产业特点及发展战略

中药饮片企业是中药制造行业的重要组成部分之一。临床中药主要由经过传统炮制技术处理而成的中药饮片以及以中药饮片为原料生产的中药制剂构成，而非原生态药材。中药饮片产品存在利润低、客户多元化、对其生产原料中药材具有较高依赖性等特点。因而，中药饮片企业的现代化发展需要全面分析中药饮片产业和企业的现状，针对目前中药饮片企业存在的产品生产方式落后、经营模式陈旧、客户多元化等制约企业科技化发展的因素，综合考虑其行业特点，从管理、生产、质检、销售等各个环节制定其科技化发展战略，才能实现中药饮片产品“从田头到口头”全面信息化管理的现代化蓝图。

在数字化经济发展的今天，走信息化管理道路，是中药饮片企业转变经营模式、提升客户服务质量的有效手段；是中药饮片企业降低生产成本、提高生产效率的成功捷径；同时也是完善决策水平的必经之路。通过企业管理信息系统的开发，可以实现产品研发、原料采购、生产销售、质量监控、客户关系等较为全面的信息化管理模式。同时，信息技术的发展也可为企业提供大量储备数据，如:以管理及生产数据为代表的内部数据，以客户及生产原料信息资源为代表的外部数据等。中药饮片产业的战略目标的实现需要充分地、有效地利用这些数据资源。

2 驱动体系架构(MDA)

中药饮片企业管理信息系统是一般的企业管理信息系统在特定领域内的应用。通常，在企业管理信息系统分析和设计直至实现过程中，其核心内容即为企业建模。企业建模既是企业信息集成的决策支持工具，同时又是实现企业信息系统方法的集合。目前，企业建模主要包括结构化的建模方法和面向对象的建模方法。

结构化的建模方法主要有：欧盟的CIMOSA(CIM Open System Architecture)方法、法国波尔多大学的GRAI-GIM(Graph with Results and Activities Interrelated)方法、美国普度大学的PERA(Purdue Enterprise Reference Architecture)方法、荷兰BAAN公司的DEM(Dynamic Enterprise Modeling)方法、德国Saarland大学A.W.Scheer教授提出的ARIS(Architecture of integrated Information System)方法、清华大学陈禹六教授提出的SLA(Stair Like CIM system Architecture)方法等[3]；而面向对象的建模方法主要是指统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)。

通常结构化建模方法主要针对企业工程领域，是传统的企业信息系统开发主要采用的模式，具体过程为：首先建立企业的业务现状模型，通过模型分析，优化企业业务流程，对企业业务流程进行重组，进而建立企业的设计模型，并以设计模型文档作为实现企业信息系统开发的主要依据。这类方法一般无法直接将业务模型转换成企业信息系统实现的基本代码，而是需要人工实现编码。面向对象建模方法立足于软件工程领域，与结构化建模方法的系统实现有相同之处但其侧重点不同，更强调模型的通用性和可扩展性。因此，有研究人员试图集成这两种建模方法的优点，在企业信息系统建模过程中，通过对各阶段模型的有效映射，逐步规范化，最终以智能化的方式实现系统自动编码，以人工编码为辅助，提高系统实现效率。

2001年7月对象管理组织OMG(Object Management Group)发布的软件开发框架MDA(Model Driven Architecture)包含4类模型，分别对应着软件生命周期中的4类模型：①计算独立模型(Computer Independent Mode，CIM)，即需求模型；②平台独立模型(Platform Independent Mode，PIM)，即分析模型；③平台特定模型(Platform Specific Mode，PSM)，即设计模型；④CODE，即实现模型[4]。

MDA的核心思想是采用模型技术来规划控制软件开发每一步骤的进行，从计算无关、平台无关、平台特定3个不同的角度，通过系统需求收集、分析、设计、实现等活动的进行，采用建模和模型转换技术，逐步建立系统CIM、PIM、PSM模型，经过不断递归优化，最终生成企业信息系统代码，直至目标系统的实现，MDA软件实现过程如图1所示。

图1 MDA软件实现过程

3 基于MDA的中药饮片企业信息系统框架开发过程

目前，MDA技术已经得到了企业界的广泛认同和应用，很多行业的众多企业或组织已经把MDA作为软件系统开发的指导框架[6]，中药饮片企业信息系统的开发实现以MDA作为其软件开发方法和标准，是行业信息化建设先进性的一个重要体现。具体开发步骤可总结为以下几种模型建立演化的过程。

3.1 用户需求模型

以用户需求为视角，形成用户业务需求模型，即暂时不从软件角度考虑如何实现业务需求，而是仅生成用户理解的需求规范。具体构建过程为：由业务调研人员通过问卷调查、实地访谈等形式向客户获取业务需求信息；将需求信息进行整理分类，归纳出该中药饮片企业特有的特征和中药饮片行业共有的共性特征；从中药饮片企业特有特征信息中抽象出该企业业务模型；从中药饮片行业共性特征中抽象出领域模型，综合整理最后形成用户需求规范。这相当于MDA中的CIM。

3.2 系统需求模型

以系统功能实现为视角，进一步实现用户需求模型的抽象处理，建立系统需求模型，形成系统需求规范。具体构建过程为：系统分析人员根据之前形成的中药饮片企业的用户需求规范，实现在企业用户业务需求模型的系统功能转换过程中，建立描述系统的组织架构、功能模型和过程模型等信息载体。生成的系统需求规范相当于MDA中的PIM。

以中药饮片炮制生产过程为例，炮制生产管理系统功能模型见图2，在炮制生产管理系统功能模型基础上抽象出的炮制生产管理系统过程模型见图3。

图2 炮制生产管理系统功能模型

图3 炮制生产管理系统过程模型

3.3 业务对象模型

以业务服务对象关系为视角，分析抽取用户需求模型中的数据实体进而实现业务对象模型的构建。具体构建过程为：由CIM层信息视图中涉及到的实体数据转换得到业务对象关系模型，如图4所示；并在此基础上进一步转化成为可以基于实体关联而进行数据库设计的数据模型；由CIM层的过程视图得到业务流程模型。

图4 业务对象关系模型

3.4 系统构件模型

以系统业务处理结点为视角，抽象系统需求模型进而实现系统构件模型的建立。具体构建过程为：通过进一步与业务需求人员沟通，由系统分析人员根据用户需求规范和系统总体需求规范抽象出所需的构件，如图5所示。通过分析需要进行软件开发的构件的需求，从而生成构件需求规范。构件需求规范主要包括构件需求文档和构件需求模型。相当于实现从PIM模型到PSM模型的转换。

图5 系统构件分析模型

3.5 数据模型

数据模型的建立则是根据每个构件的需求规范，设计构件的静态和动态属性。该阶段的主要活动为：软件开发人员在系统分析人员的指导下，依据构件需求规范建立的全面的、准确的、规范化的PIM，通过图形或文本描述相应的数据模型，如图6所示。并用功能建模实现功能描述，以界面建模实现界面描述；根据构件类型、集成实现技术的特征，软件开发人员选择或定义相应的转换规则，并通过转换工具执行相应规则来完成PIM到PSM的转换。

图6 关系模式数据模型

3.6 生成代码

该阶段的目的是通过工具将PSM转换成第三代编程语言(3GL)表示的代码，例如C/C++，Java等。其包含的主要活动有：①生成代码。软件开发人员根据编程语言或平台，定义相应的代码生成规则，由代码生成工具执行该规则，将PSM转换成相应的代码框架，例如使用EMF(Eclipse Modeling Framework)可以将PSM模型转换为Java代码；②编码。软件开发人员首先对根据模型自动生成的代码进行完善，然后人工添加必要的实现代码，最后编译完成可运行的构件版本；③构件组装。软件开发人员按照系统总体架构及应用系统的PIM对构件进行拼装，实现组装构件；④系统搭建。将构件组装、部署到构件运行结点，通过SQL代码生成数据库结构和表，就形成了一个基于用户业务需求、通过驱动构件的特定领域内的企业信息管理系统软件。

4 小结

通过对中药饮片产业特点的分析，初步确定其企业发展战略，即信息化、科技化技术在行业领域内的应用。采用先进的方式构建中药饮片企业信息管理系统是规范行业信息化发展的有效手段。以模型设计为核心，基于MDA的中药饮片企业信息系统的设计与实现，极大程度地减少了传统开发方法中系统实现对手动编码的高度依赖性;可以有效地解决当前企业信息系统开发过程中存在的用户与系统分析设计人员交流障碍、系统分析文档复用率低、系统实现周期较长等诸多问题;为中药饮片企业快速实现信息化管理提供优质方案。MDA的核心是模型和映射规则，通过各阶段模型间的映射以及少量人工策略实现模型转换，并在模型转换过程中可直接生成底层代码，实现开发行为从编码过程到建模过程的实质性转变，从而实现模型层面的软件开发与维护，为系统建立良好的可扩展性。

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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)

江苏省科技支撑计划项目——工业部分(BE2011012)

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周金海，教授，研究方向：医学信息学；E-mail：zhoujh2003@126.com