基于構件的裝備管理綜合信息系統軟件開發

楊學強，黃 靜，白 勇，黃 俊

(裝甲兵工程學院技術保障工程系，北京100072)

陸軍部隊裝備管理綜合信息系統(以下簡稱系統)具有體系結構復雜、業務功能覆蓋面廣、用戶需求多樣、應用集成要求高等特點，傳統的“手工作坊”式軟件開發方式效率低，重復開發量大，成本高，質量難以保證［1］，不能滿足系統軟件可擴展性和可維護性的需要。

基于構件的軟件開發是利用已開發完成的商用構件(或可復用構件)，按照應用需求組裝形成軟件應用系統的軟件開發方法［2］，它以面向對象技術為基礎，通過對構件的選擇、實例化、組裝和集成來構造應用系統，已經在許多應用軟件開發中得到了應用［3－4］。采用基于構件的軟件開發方法進行裝備管理信息系統軟件設計與實現，是提高系統開發效率和質量的重要途徑。

1 基于構件的軟件開發過程與模型

1.1 軟件開發過程

構件是能獨立地開發、獲取、發布的功能單元，是軟件開發、復用和組裝的基本模塊，它封裝了數據和功能，在運行時能夠通過參數進行配置。構件具有復用性、封裝性、組裝性、擴展性等基本性質［5－6］。

基于構件的軟件開發基本思想是將應用軟件分解成為一個個獨立的單元，將軟件開發過程轉變成為各種不同構件單元的開發與搭建過程，通過組裝不同的構件單元實現軟件的集成，如圖1所示。

由圖1可見:基于構件的軟件開發過程與傳統的軟件開發有著很大不同，其顯著特點是軟件開發不再是“算法+數據結構”，而是“構件開發+基于構件的組裝”［1］。

圖1 基于構件的軟件開發過程

1.2 軟件開發模型

軟件開發模型是軟件開發活動和任務的結構框架，清晰直觀地表達了系統軟件開發的全過程，明確規定了需要完成的主要任務［7］?；跇嫾能浖_發過程主要包括:軟件需求分析、軟件功能分解、基于構件的系統設計、專用功能構件開發、非構件代碼編寫、系統組裝與集成、系統測試等，其開發模型如圖2所示。

圖2 基于構件的系統軟件開發模型

圖2中:專用功能構件開發是針對裝備管理要求開發相應的可重用業務構件;通用構件庫用于提供裝備管理通用功能構件。

2 基于構件的系統分析

2.1 系統業務需求分析

業務需求分析是對裝備管理各業務領域進行分析，識別各業務領域的共同特征和可變特征，并對構成這些特征的對象與操作進行選擇和抽象，它是針對一類業務應用的共同領域及用戶需求的共同點進行分析［6］。具體步驟如下。

1)業務領域需求定義。對裝備管理各業務領域需求定義進行分析，明確各業務領域具體業務需求，為每種業務能力初步定義相應術語，確定各業務領域范圍和邊界，收集各業務領域相關信息。

2)業務領域共性分析。對各領域的業務過程進行抽象和精化，歸納共同需求，識別和表示各業務領域共同需求的特征，完善和調整領域術語字典。

3)業務領域差異性分析。識別各業務領域的差異性，確定各種特性需求的類型。

按照上述步驟，可以建立系統三維應用需求視圖:一是專業維，包括通用裝備5個專業和專用裝備6個專業;二是業務維，包括裝備日常管理、維修管理、調配供應、訓練管理、戰備管理、資源管理、業務總覽等各項業務;三是應用級別維，包括集團軍、師(旅)、團3個層次。

系統所有業務領域的共性需求包括報表打印、圖形支持、基礎數據維護、數據傳輸、文電處理、安全保密服務、應用系統設置、地理信息支撐等，各業務領域差異性主要是各級別管理對象的范圍、粒度不同。

2.2 系統功能分解

系統功能分解主要是對裝備管理各業務功能的信息進行收集、抽象及組織，識別和構造出各種可重用的功能模塊，使這些模塊能夠得到最大限度利用，從而提高軟件開發效率。具體步驟如下。

1)確定功能范圍。合理界定裝備管理各業務功能的具體范疇和處理流程，形成功能結構文檔。

2)建立功能模型。標志裝備管理各功能實體，實體的特征、屬性及實體間的關系，形成系統功能分析文檔。

按照上述步驟，對裝備管理各業務領域的各項業務處理功能進行分析，如:對裝備日常管理功能的分解，首先確定其業務功能范圍，包括動用使用、封存啟封、保管保養、愛裝管裝教育、檢查考評、技術革新等;然后，對各項業務具體功能進行細化，建立業務功能模型，形成相應的業務功能分析文檔。

3 基于構件的系統設計

采用面向構件技術和基于MVC(Model-View-Controller，MVC)模式的多層體系架構［8－10］，設計系統軟件體系結構，包括數據管理層、通用支撐軟件層、共性軟件層、專用軟件層、系統應用層和軟件集成開發框架等6個部分，如圖3所示。

1)數據管理層。用于存儲裝備管理數據資源，按照數據用途從邏輯上分為基礎數據庫、業務數據庫和綜合數據庫。

圖3 系統軟件體系結構

2)通用支撐軟件層。為裝備管理業務構件開發提供公共基礎服務，包括報表打印、圖形支撐、基礎數據維護、數據傳輸、文電處理、安全保密服務、地理信息支撐、應用系統設置等通用支撐構件。

3)共性軟件層。是裝備管理共性業務構件的集合。共性業務構件是指2個以上專業通用的業務構件，利用軟件集成開發框架提供的技術環境和通用支撐構件提供的服務開發，主要包括日常管理、維修管理、調配供應、訓練管理、戰備管理、資源管理和業務總覽等7類共性業務構件。

4)專用軟件層。是裝備管理專用業務構件的集合。專用業務構件是指某個專業專用的業務構件，不具備通用性，是結合各專業具體業務需求進行開發，主要包括軍械、裝甲、工程、防化、車輛、情報、通信、電子對抗、機要、氣象、測繪等專用業務構件。

5)應用系統層。是裝備管理應用系統的集合?；趯Ｓ密浖犹峁┑墓δ?，根據用戶需要對各類構件進行組裝，形成面向不同級別裝備管理部門的應用系統，包括集團軍、師、旅團3級。各應用系統界面風格統一、操作方式統一，面向特定用戶提供業務管理功能。

6)軟件集成開發框架。是基于構件的系統軟件開發的核心支撐平臺，用于提供構件開發、集成和軟件運行的環境，使系統軟件可以快速高質量地搭建，并具有較強的可維護能力和良好的需求變化響應能力。其總體結構如圖4所示。

圖4 軟件集成開發框架總體結構

圖4中:構件集成開發環境提供各種構件可視化開發、調試、組裝、發布、管理等功能;工作流管理工具提供業務流的定義、引擎、管理監控等功能;頁面開發管理工具提供可視化頁面開發與調試功能;構件庫提供支撐快速開發、部署應用系統的一組預制構件集合;構件運行環境提供引擎服務，對開發的各種構件進行解析，使構件成為標準應用，并提供對構件應用時數據總線的管理;構件管理控制臺提供各種運行監控服務。

綜上所述，采用基于構件的系統軟件多層體系結構，可以保證系統軟件適應裝備管理業務的需求，降低系統軟件開發難度，減少系統軟件編程工作量。同時，可以根據系統性能及功能需求進行功能模塊配置，實現裝備管理業務處理分布式部署。

4 基于構件的系統實現

4.1 業務構件的開發

業務構件開發是在具體業務流程拆解、抽象、合并的基礎上，構建一系列構件實現業務功能的過程，是基于構件的系統軟件開發的核心內容和關鍵環節。利用基于構件的軟件開發平臺(如普元EOS構件化平臺［11］)，可以完成裝備管理業務構件開發工作，主要包括以下方面。

1)業務構件開發原則。業務構件通常是支撐構件與業務流程的特定組合，開發時必須遵循以下原則:(1)構件的標準應滿足高內聚、低耦合的統一要求;(2)構件的抽象分類應在功能模型和功能框架設計的基礎上進行;(3)構件的設計應根據子系統或子功能來劃分，使每個構件與系統內實體相對應;(4)構件的接口要規范友好，既要滿足信息隱藏的要求，又要符合框架內的通信要求，便于開發人員使用;(5)構件的適應性要強，可根據不同要求進行投影和組合;(6)構件的文檔必須齊全，構件使用前必須充分測試、審查，確保構件質量。

2)業務構件開發過程。包括語義抽象、模型分解、粒度設計、結構設計、性能度量等步驟，如圖5所示。

圖5 業務構件開發過程

圖5中:語義抽象為業務構件的可變點設計，對不同業務模型內包含的相似服務進行抽象，使業務構件可應用于多個業務場合，以提高構件的復用度;模型分解是依據特定的分解原則，將領域模型分解為一組子模型，并將每一個子模型映射為一個獨立構件;粒度設計是實現粒度的調整與優化，將經常需要共同復用的構件合并在一起，得到大粒度的業務構件，以提高業務構件復用時的效率和降低復用成本，相關的合并技術包括共同復用原則、基于繼承/組合關系的合并等;結構設計是設計每一個業務構件的內部功能結構和外部接口，以及與其他業務構件之間的邏輯關系;性能度量是對最終構件集合選取特定性能度量指標進行度量。

利用基于構件的軟件開發平臺提供的集成開發環境，可以完成系統業務的構件開發或選擇工作，為快速搭建應用系統功能模塊奠定基礎。

3)業務構件存儲管理。主要是將開發的業務存入構件庫，以滿足構件復用、組裝的需要。它是基于構件的系統軟件開發的重要環節。

4.2 系統軟件集成

系統軟件集成主要是通過構件選擇、構件剪裁、軟件流程銜接、構件組裝等工作，最終構成具體業務應用系統。其中，構件組裝是以系統軟件框架為藍圖，通過構件實例將軟件框架具體化的過程。成功的構件組裝必須以開放構件模型和規范的構架描述(包括對構件連接和交互協議的嚴格定義)為基礎，構件實例必須符合系統中其他部分的要求［5］。利用基于構件的軟件開發平臺提供的集成環境，可以快速搭建運行級的業務系統，完成系統軟件集成工作。

5 結論

基于構件的系統軟件不再是由上百萬行的代碼組成的，而是由幾千個穩定的業務構件經過可視化組裝而成的。因此，基于構件的系統軟件開發核心是“構件開發+基于構件的組裝”，不僅可以縮短系統軟件開發周期，提高系統軟件開發效率和質量，而且能夠適應用戶需求變化，提升系統軟件的靈活性、可維護性和可擴展性。

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