（计算机应用技术专业论文）基于mda的企业信息系统开发方法研究.pdf

摘j 受 摘要 在企业信息化进程中，建设企业信息系统是一项重要内容。目自订，企业信息系统普 遍存在着开发效率低下、扩展与移植能力差等问题，这就需要一种集中对系统内部功能 模块( 组件) 统一管理和协调的机制。 模型驱动体系架构( m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ，m d a ) 是对象管理组织( o m g ) 发布的一个软件开发框架，目的是将业务和应用逻辑与底层平台技术分离开来。m d a 作为一种新的软件开发模式，致力于提高软件开发行为的抽象级别，将业务逻辑定义为 精确的高层抽象模型。它以模型作为整个软件开发过程的中心，贯穿予需求分析、设计、 实现和维护的全过程。m d a 的出现，为提高软件开发效率，增强软件的可移植性、协 同工作能力和可维护性，以及文档编制的便利性指明了解决之道。 本文首先简要介绍了相关技术；然后提出了一种基于m d a 的企业信息系统开发方 法，并给出相应的开发框架；接着独立设计了一个企业领域元模型，使用u m lp r o f i l e 对企业p i m 和p s m 元模型进行建模，并且使用q v t 规范中的r e l a t i o n 语言定义企业领 域p i m 和p s m 之间的转换规则；通过支持q v r r 2 o 的开源工具m e d i n i q v t 实现p i m 模 型到p s m 模型的自动转换，并在i b m 所提出的e m f ( e c l i p s em o d e l i n gf r a m e w o r k ) 下 实现了p s m 模型到代码的转换，从而实现了以模型为基础的模型驱动开发过程；最后 将其应用到某钢铁企业决策支持系统的合同跟踪主题。实践表明，利用此方法开发的系 统不但在开发效率上较传统的过程开发方法提高了，从而使模型更加具有规范性，可以 很好地实现不同模型之间的共享，同时，也有利于模型的重用和维护。 关键词：模型驱动架构( m d a ) ；u m l 扩展；查询视图转换( q v t ) ；企业信息系 统 人近交通人r 。i 学硕l 。f 矽论文 a b s t r a c t i nt h ep r o c e s so fe n t e r p r i s ei n f o r m a t i o n ，b u i l d i n ge n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m si sa l l i m p o r t a n tc o n t e n t a tp r e s e n t ，t h ee n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m sg e n e r a l l ye x i s t st h ep r o b l e m s o fi n e f f i c i e n td e v e l o p m e n t ，p o o re x p a n d i n gc a p a c i t ya n dt r a n s p l a n ti s s u e s t h i sr e q u i r e sa u n i f i e d m a n a g e m e n t a n dc o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mt od e a lw i t ht h ef u n c t i o n a l m o d u l e s ( c o m p o n e n t ) w i t h i nt h es y s t e m m o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ( m d a ) i st h eo b j e c tm a n a g e m e n to r g a n i z a t i o n ( o m g ) r e l e a s e das o f t w a r ed e v e l o p m e n tf r a m e w o r k ，t h ea i mi st o s e p a r a t e t h eb u s i n e s sa n d a p p l i c a t i o nf r o mt h eu n d e r l y i n gt e c h n o l o g yp l a t f o r m m d aa san e wm e t h o do fs o f t w a r e d e v e l o p m e n t ，c o m m i t t e dt oi m p r o v i n gt h es o f t w a r ed e v e l o p m e n tt ot h ea b s t r a c tl e v e l ，t o d e f i n et h eb u s i n e s sl o g i ca st h ep r e c i s em o d e lo fh i l g h l e v e la b s t r a c t i o n i tm a k e st h em o d e l f o rt h ee n t i r es o f t w a r e d e v e l o p m e n tp r o c e s s ，t h r o u g ht h er e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，d e s i g n ， i m p l e m e n t a t i o na n dm a i n t e n a n c eo ft h ee n t i r ep r o c e s s i tn o to n l yr e s o l v e st h ee x i s t e d p r o b l e mo ft r a d i t i o n a ls o f t w a r ed e v e l o p m e n t ，b u ta l s oc o m p l e m e n t se a c ho t h e rw i t ho t h e rn e w m e t h o d s s oi tu n c o v e r san e wl i t e r a r yp i e c ef o r t h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t t h i sp a p e rf i r s tm a k eab r i e fi n t r o d u c t i o no fr e l e v a n tt e c h n o l o g i e s ；t h e np r e s e n t sa l l a p p r o a c hb a s e do nm o d e ld r i v e na r c h i t e c t u r e ( m d a ) f o rt h ed e v e l o p m e n to fe n t e r p r i s e i n f o r m a t i o ns y s t e m ，a n dp r o p o s e saf r a m e w o r kb a s e do nm d a t h e nd e s i g n e sab u s i n e s s d o m a i nm e t a - m o d e li n d e p e n d e n t l y ，b yu s i n gu m lp r o f i l em o d e l se n t e r p r i s ep i ma n dp s m ， p r e s e n t i n gar o l et od e s c i r b sb u s i n e s sd o m a i np i mt r a n s f o r m st op s mb yu s i n gr e l a t i o n l a n g u a g eo fq v t ( q u e r y v i e w t r a n s f o r m a t i o n ) ，a n di m p l e m e n tt h i sr u l ei nt h eo p e n - s o u r c e t o o l m e d i n i q v t m o r e o v e r ，i m p l e m e n t st r a n s f o r m a t i o nf r o mp s mt oc o d eu n d e re m f ( e c l i p s em o d e l i n gf r a m e w o r k ) i sw h i c hp r e s e n t e db yi b m ，t h e r e b y ，t o r e a l i z ea m o d e l d r i v e nd e v e l o p m e n tp r o c e s sb a s e do nt h em o d e l l a s t ，a p p l yt h i sm e t h o do nac o n t r a c t t r a c k i n gt h e m eo fd s so fa ni r o na n ds t e e le n t e r p r i s e i ti n d i c a t e st h a tt h em e t h o di nt h e p a p e ri n c r e a s et h ee f f i c i e n c yo fs y s t e md e v e l o p m e n tc o m p a r e st ot h et r a d i t i o n a lm e t h o d t h e r e f o r e ，m a k e st h em o d e lh a v i n gm o r en o r m a t i v e ，r e a l i z e st h es h a r eb e t w e e nm o d e l s m e a n w h i l e ，i tp r o f i t st h er e u s ea n dm a i n t a i no fm o d e l k e yw o r d s ：m d a ；u m lp r o f i l e ；q v t ；e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m i i 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太整塞通太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名：- c 日期： 伽q 年胁月z 日 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太蓬銮通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太整銮通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太整塞通太堂一可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 、 又。 ( 保密龄学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：耆亏 日期： 伽勺年一月伊日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讦。地址： 电子信箱： 导师签名：孓h 多_ j 二 、 日期：加哆年桫砂山日 电话： 邮编： 第章绍论 第一章绪论 1 1 研究背景 从上个世纪5 0 年代起，信息系统就开始了它的发展。与一般的实用软件、工具软 件不同，信息系统面对的是组织的结构化甚至是非结构化的事务处理，通过对处理过程 中大量数据的存储和操纵，来提高企业在业务管理过程中的效率，增强其竞争力。近年 来，随着i n t e m e t 技术的迅猛发展，企业商业运作受到互联网的影响越来越大，许多企 业都要求建立自己的企业信息系统，因此企业信息系统得到了迅速发展。 越来越多的企业实施了企业资源计划( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，e r p ) 、供应链管 理( s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t ，s c m ) 等企业信息系统( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ， e i s ) 。成功实施信息化的企业从中获得了显著的效益，使许多企业的生产经营管理发生 了新的变化。企业信息系统对现代企业的正常运作起着越来越重要的作用。 随着企业信息计算技术和w e b 新技术的发展，企业信息系统的软件开发面临着越 来越高的要求：一方面要让w e b 应用系统能够全面，迅速的实现管理者的管理和业务 要求，在业务持续完善的过程中实现快速调整；另一方面又要在w e b 新技术的不断发 展，不同的工业标准和技术平台层出不穷的情况下，建立一个长远的w e b 应用系统的 架构来集成企业的内部商业系统，使他们的关键任务数据系统能不断的适应新的硬件和 软件平台标准。在这样的要求下，传统的信息系统开发过程产生了越来越多的问题。 怎么缩短企业信息系统的开发周期并提升企业信息系统的适应性是企业信息系统 开发面临的挑战之一。因此，软件行业迫切的需要一种新技术、新标准来解决目前企业 信息系统开发面临的种种问题。 为此，o m g 提出了模型驱动架构的概念。模型驱动架构( m d a ，m o d e ld r i v e n a r c h i t e c t u r e ) 【1 l 是一个基于u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 2 1 以及一系列工业标准， 支持基于可视化模型驱动的软件设计、内容存储与交换，是一种基于模型的软件开发架 构。它通过对模型的建立和修改来实现对所开发的系统进行开发和维护。使得在系统开 发前期的设计工作，更大程度辅助后期开发和维护工作。在建立计算无关模型( c i m ， c o m p u t a t i o ni n d e p e n d e n tm o d e l ) 、平台无关模型( p i m ，p l a t f c i i t i ii n d e p e n d e n tm o d e l ) 和平台相关模型( p s m ，p l a t f o r i l ls p e c i f i cm o d e l ) 以及各层模型之间的转换过程中，逐 步细化技术实现的细节。并最终根据平台无关模型转换成代码( c o d e ) 。这个框架具 有以下的优点： 人j i 交通j j 。1 ：。y ! 硕f ：。节何论文 1 ) 把系统功能模型即平台无关模型( p i m ) 和平台相关模型( p s m ) 分丌，从而使 得开发人员在这一阶段只需关注业务逻辑需求，无需考虑实现的技术平台。 2 、l 利用计算无关模型( c i m ) 定义系统需求模型。 3 ) 不仅利用了标准的语义进行建模，从而有利于不同模型的集成以及规范化，并 且提供了模型转换的规范性，以便于获得最后软件产品。 4 1m d a 最重要的优点是对于开发过程来说，省时省力，从而提高了软件开发效率。 考虑到以上各个方面，基于m d a 的软件开发过程最先建立的是p i m ，即与实现技 术平台无关的模型，开发人员在这一阶段只需关注业务逻辑需求，无需考虑实现的技术 平台。建立p i m 之后，再考虑实现的技术平台，将p i m 变换成p s m ，在支持m d a 的 工具中，变换过程是可以自动实现的。最终将p s m 变换为特定平台上的完整的实现代 码，这个变换也是能够自动实现的。m d a 通过模型不断的复用和修改有效的弥补了传 统开发方法的不足。 1 2 当前企业信息系统开发面临的主要问题 ( 1 ) 企业领域中业务逻辑自身固有的复杂性决定了开发企业信息系统是一个复杂浩 大的工程。现代企业商业运作机制相当复杂，进弄清用户需求就的发费大量时间。e i s 软件的开发实施少则半年，多则1 2 年，而且实施成本很高，很多中小企业无力承担企 业信息化的昂贵费用。 ( 2 ) 现代企业组织结构和业务流程的多变性常常会导致企业新系统开发的失败。现代 企业的组织结构和业务流程时常会发生变化，而现有的企业信息系统由于自适应性和柔 性不够，不能很好的适应这种变化，开发人员有不能很快拿出一套行之有效的系统调整 方案，他们很容易陷入不断开发与维护的泥沼。 ( 3 ) e i s 软件的升级和二次开发困难。信息技术的日新月异，以及企业业务的不断变 化，都要求e i s 软件提供商能够对企业现有的信息化系统进行升级或者二次开发，但是 传统的e i s 软件实施方法很难实现新老系统的集成。如今的企业变化过于速。在国际形 势、商业环境、1 t 技术快速变化的背景中，企业无不试图通过时而灵活的调整自己以适 应外部环境。于是大量企业几乎每年都会进行局部甚全体的组织结构调整，企业流程再 造，企业规则更改。这给企业信息系统调整来的难度之大可想而知，因为在传统开发模 式下，一套系统一旦交付使用，就同盖好的楼房一样很难再更改了。这种状况造成了企 业信息系统淘汰率的大大高，很多企业系统甚至长期没有交付的时候，因为需求似乎永 远在变动。特别是一些不够灵活的e r p 系统，当产品中内黄的业务规则无法完全满客 户需求的时候，只有两种方法来解决这个问题，一是要求客户改变自己的原业务流程来 2 第一章绪论 适应新系统，这无异于削足适履；二是对原有产品进行修改，或进行二次丌发以适应客 户的要求，这个过程会耗费大量的资源。而且在二次开发过程中，由于面对的是一个不 确定而且非标准化的客户需求，开发过程更加难以控制。这无形中又增加了企业的信息 化成本。 ( 4 ) 平台之争导致不兼容和技术人员的疲劳。为了解决兼容性问题，各大软件厂商都 按照自己的方案做了不同程度的努力，这导致了导致了新的计算平台不断涌现。比如 s u n 公司的j a v a 语言演变为今天的j a v a 2 e n t e r p r i s e e d i t i o n ( j 2 e e ) ，x m l 也由简单的数 据交换正在发展为基于x m l 的w e bs e r v i c e ，微软的“防火墙内”分布式组件策略则围 绕着c o m + 展开，构成了现在微软n e t 平台的一部分。客观来说，软件平台的演进确 实提高了软件系统的开发效率。但是它也带来了另外一个问题，那就是平台易变性所导 致的混乱，而各大厂商之间的平台竞争则加剧了这一现象。 如今企业想要上一个系统，在初期的一大麻烦就是架构选型。是用n e t 还是用j 2 e e ? 如果用j 2 e e 的话，那用i b m 的，o r a c l e 的还是用一套开源的系统呢? 从长期来看，企 业在不同的阶段选择的很有可能是不同的平台，这就带来了新的兼容性的问题，同样业 务流程的一套系统，很可能要针对不同平台进行修改甚至是重新开发，这造成了巨大的 浪费。 以上所说的仍然是较为客观的层面，软件工业面临的另一大问题是“人 。技术人 员，特别是刚刚进入行业的底层技术工人们，虽然有了比以前丰富和方便的多的开发平 台，但如此之多的技术平台也让他们更加的茫然和不知所措。另一方面平台之间又进行 着你死我活的竞争一如n e t 和j 2 e e 。大量技术人员为了能适应各种开发环境的需要， 不得不废寝忘食的学习各种最新的平台技术，这样一方面加重了他们的负担，另一方面 也让他们难以深入到每一项技术平台的本质中去，最后还是导致了系统开发质量的下 降。 1 3 研究现状 1 3 1 课题开发方法研究现状 从2 0 世纪6 0 年代，人们开始关注开发方法，7 0 年代产生了生命周期法即结构化开 发方法，8 0 年代初产生了原型法，8 0 年代末c a s e 、0 0 方法有了很大发展，9 0 年代的 特点是基于c s 模式和基于w e b 的开发，未来的趋势是朝着w e b 方向发展。 残酷的市场竞争是现在几乎所有企业面临的最大挑战，同时也给善于运用科学手段 完善经营管理体制的企业带来了机会。为了在市场竞争中获得更高的回报，很多企业都 在进行不断的内部改造，由此产生了诸如j i t ( j u s ti nt i m e ：准时生产制) 、t q m ( t o t a l 3 j 、j 士交通人i ：誓! 硕p 伊沦文 q u a l i t ym a n a g e m e n t - 全面质量管理) 、t c m ( t i m ec o m p r e s sm a n a g e m e n t ：时问压缩 管理) 、f c r ( f a s tc y c l er e s p o n s e ：快速反应周期) 等等经营管理体系，为了实施这些 理论，m r p 、e r p 、m r pi i 、c i m s 被更多的企业认知并运用，但是在添置计算机、架 构自己的企业网络、采购大型数据库系统和先进设备后，企业并没有获得预期的效益。 管理体制在不断的变化，管理思想体系在几轮冲刷后也得到升华。现在，b p r ( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ：业务流程再造) 体系被越来越多的企业采用，于是， 如何适应企业在实施b p r 时诱发的业务不断变化和持续发展，成为经营管理方法是否 科学有效的关键。 从企业组织形态上看，企业是由不同业务部门组成的，换一个角度从企业业务环节 上看，企业包括复杂的业务流转系统( 由供应链子系统、客户关系管理子系统等构成) 、 设计系统、生产制造系统，企业的业务环节中存在大量的信息作为其运行基础，而不同 的信息又在不同的业务环节中发挥不同的作用。就目前而言，我们要分析这个复杂的系 统，除了需要企业的经营管理者和研究人员付出激情、勇气、智慧和耐心外，更需要借 助科学的手段、有效的数学工具和先进的计算技术，来构造一个可以解释和反映企业外 部行为表现及内在本质的模型。 模型是人们为了方便研究、理解和解决客观世界中存在的种种问题而对客观现实经 过反复思维抽象后的文字、图表、符号、关系式以及实体模样的集合，以描述所认识到 的客观事物的一种直观表现形式。模型的构造以及构造模型的目的都是为了研究问题的 需要，它们都是为了满足研究者在某个研究问题上的需要而建立的，是为了帮助人们对 问题进行分析和研究。根据模型理论的定义，模型主要有四种基本表示形式，它们分别 是：形象模型、模拟模型、数学模型、其他模型。 在具体的一个问题分析过程中建立什么样的模型完全由研究者根据研究的需要和 是否方便来决定，因此，我们不难看出，模型不是客观事物的具体表现，它仅仅是客观 事物经过抽象的简化的表示，另外建立模型的目的是为了解决客观事物中存在的问题， 而不仅仅是为了描述客观事物。 企业建模，就是引入模型理论，以模型结构为依据，把企业的业务划分为增值业务、 衍生增值业务、增值业务伴生业务和非增值业务四大类，以企业业务环节为核心，建立 一个整体的参考模型，简化企业业务流程和降低生产成本，运用信息技术实现企业信息 ( 信息，不是数据) 的共享，将企业生产流程中定义的团队、组织、管理、技术及信息、 物料、资金、价值等因素高度抽象和集成优化，从而为企业带来更高的附加价值。 企业建模，是一种全新的企业经营管理模式，它可为企业提供一个框架结构，以确 保企业的应用系统与企业经常改进的业务流程紧密匹配。企业建模以分析方法和建模工 4 第章绪沦 具为主体，其参考模型的建立以及建模一 具的研制，是当前帮助企业不断缩短产品丌发 时间( t i m e ) 、提高产品质量( o u a l i t y ) 、降低成本( c o s t ) 、提高服务层次( s e r v i c e ) l 拘重要手 段。 国外在企业建模方面的研究已经开展多年，也取得了丰富的研究成果。其中已 g r a i g i m 方法【3 1 、a r i s 体系结构【4 1 、i d e f 方法l 引、c i m o s a 方法【6 1 、b a a n d e m 方 法i7 j 最为常见。 c i m o s a ( c o m p u t e ri n t e g r a t e dm a n u f a c t u r i n g o p e n n e s ss y s t e ma r c h i t e c t u r e ) 是由 欧共体的2 2 家公司和大学组成的e s p r i t a m i c e 组织经过六年多的努力而开发出的一 个c i m 开放体系结构。其目的是提供一个面向c i m 系统生命周期的、开放式的c i m 参 考体系结构，从多个层次和多个角度反映了c i m 企业的建模、设计、实施、运行和维 护等各个阶段，提供了c i m 系统描述、实施方法和支持工具，并形成了一整套形式化 体系。与其他c i m 体系结构相比，c i m o s a 具有全面性、完整性、开放性、标准化和 形式化等优点，因而受到国际上的好评，并成为国际准化组织的一项预标准。 a r i s ( a r c h i t e c t u r eo fi n t e g r a t e di n f o r m a t i o ns y s t e m ) 整合性信息系统架构是由德国 萨尔大学( u n i v e r s i t yo ft h es a a r l a n d ，s a a r b r u c k e n ，g e r m a n y ) 企业管理研究所所长及i d s - - s c h e e r 公司执行长的a u g u s t - - w i l h e l ms c h e e r 教授所提出的。其设计理念，是希望提 出一个整合性的概念，目的是把描述企业程序的所有基本观念通通纳入。因此可想见， 所描述出的模型必是非常庞大与复杂，为减少其复杂性，就必须依不同的观点来切割这 个复杂的模型。在一种观点下无数的交互关系将被先省略，只专注于观点内的事物。之 后各观点的模型会整合成完整的分析，而不会有任何的重复。 i d e f 方法是由美国k b s i 提出一系列建模、分析、仿真方法的统称。它主要由3 种模型组成：功能模型( 1 d e f 0 ) ，信息模型( i d e f l x ) ，和动态模型( i d e f 2 ) 。i d e f 0 是一种基于功能分解的单元建模技术。在i d e f o 中，一个盒子表示一个整体功能，该功 能是相关功能的一个集合，而不只是一个单独的活动。i d e f l 用于生成一个信息模型， 描述在该环境( 或系统) 中的信息的结构和语义。i d e f l 模型的构件是实体、联系和属 性。i d e f 2 用于产生制造系统随时间变化的各种行为的一个描述，分析i d e f 2 描述可以 获得制造系统用计算机仿真的系统执行情况。 g r a i ( g r a p hw i t hr e s u l t sa n da c t i v i t i e si n t e r r e l a t e d ) 方法是由法国b o r d e a u x 第一大 学提出的，是专门为在生产系统制定决策而开发的。g r a i 由一个生产系统由一个物理 系统和一个生产控制系统组成，物理系统是一组制造单元，其功能是将原材料或部件转 变为完成的部件或一个完成的产品。生产控制系统制定决策，它由一个信息系统和一个 决策系统组成。它基于诸如定货、资源和能源等方面的信息制定决策，以便物理系统执 人j 士交通人，j ，i ：，：! ，f 而卜：! 伊沦艾 行其功能。g r a i 的概念模型描述在信息系统、决策系统和物理系统问的联系。信息系 统是其它系统i 日j 连接的链条。g r a i 模型有一个层次化结构，凶此在每一层，决策和信 息都取决二f 执行的任务和制定决策过程所处的时间段。因此，必须构造信息以满足每一 层决策的制定。 b a a n 是一个为项目型、流程型以及离散型产业提供企业资源计划( e r p ) 应用系 统和咨询服务的公司。它利用关键组件o r g w a r e 来实现动态企业建模d e m ( d y n a m i c e n t e r p r i s em o d e l i n g ) 策略，进而实现较为灵活而有效的经营管理运作。 1 3 2m d a 研究现状 目前与m d a 相关的研究重点有：m d a 的支撑技术、模型语言、模型转换、模型 建立、模型运行、模型应用等。这其中，m d a 环境下的模型转换是近年来的研究热点。 它依赖于某些程序转换和元建模已确立的领域元模型。m d a 将模型的精化和转换作为 对模型扩展和加工的基本技术。在m d a 中，模型转换是最重要的部分，只有圆满地解 决了模型转换的问题，才能够更加便利地实现代码的自动生成，才能够解决不同平台、 不同技术路线的集成和互操作问题，才能不断适应涌现出的新技术和新平台。就目前看 来，模型各层之间的转换并不是我们所期待的那样容易，至少从p i m 到p s m 、从p s m 到代码，这个实现的过程要远比从3 g l 生成机器代码来得困难。 目前有很多大学、公司、技术团体、专家和学者致力于研究模型转换的方法，但是 并没有形成一个统一的标准。这其中已经出现了一些支持m d a 中的模型转换或建模的 语言及工具，如：a t l 【8 l 是一种混合语言( 宣告式与命令式的混合) 设计用于表达m d a 框 架中的模型转换；m o f s c r i p t l 9 j 项目主要是开发支持模型到文本转换的工具和框架； u m t - q v t l l o l 是一个用于模型转换和从u m u x m i 模型生成代码的工具；m t f 1 1 j 是i b m 开发的一个基于e m f的模型转换框架，可以定义基于 q v t ( q u e r y v i e w s t r a n s f o r m a t i o n s ，查询视图转换) 【1 2 j 的模型转换规则。本文采用了 m t f 作为实现模型转换的工具；a n d r o m d a 1 3j 是一个遵循m d a 范例的代码生成框架， 可以从u m i _ x m i 生成j 2 e e 代码。国内开始m d a 的研究比较晚，并一直处于跟踪世 界先进理论和研究的状态，尽管少数研究机构推出了相关工具集，但没有形成从解决方 案到产品的完整体系。国内首家实现支持m d a 软件开发的k c o m 商业工程软件工具( 金 蝶软件公司开发的商业平台) 是一个基于模型驱动架构、采用“业务模型驱动的全自动 化软件工厂 开发模式的企业应用平台。同时，国内的大学如南京大学【1 4 4 8 1 、北京大学 1 1 9 - 2 2 1 、武汉大学f 2 3 3 0 】等也都在m d a 领域展丌了研究，他们都更多地关注于m d a 中模 6 第节绪沦 型转换技术的理论部分，研究的转换工具往往也只支持某种特定的平台( 如j 2 e e 平台) ， 对支持整个m d a 开发过程的框架研究较少。 m d a 在小公司中接受得要慢一些，但在大公司中被迅速采用，原因很简单：它确 实改变了软件开发的方式，使软件开发过程变得更加有效。已经丌展了建模工作的公司 也往往只是这样做的：以前的建模工作由于和系统实现没有联系，因此建模完了往往就 丢在了一边，系统的实现是另外考虑的。出现这种情况的原因在于：模型和实现没有直 接的关系。m d a 要作的就是把模型本身也作为一个开发的工件。由模型经编译器自动 生成基于某种标准或平台( 如j 2 e e 、n e t 、c o r b a 、c o m 等) 1 3 1 j 。 1 4 本文工作 针对以上分析，本文着重研究在模型驱动框架下企业信息系统开发方法，研究工作 包括： 研究基于m d a 的企业信息系统开发框架。 研究如何建立一个企业领域元模型。 研究企业信息系统的p i m 和p s m 建模。 研究基于q v t 的企业信息系统的p i m 模型到p s m 模型的自动转换，以及在e m f 框架下的p s m 模型到代码的转换。 将本文所提出的方法应用到某钢铁企业决策支持系统中的合同跟踪主题开发中。 1 5 论文组织结构 全文内容是按从理论到实际应用，从整体概括到具体细节的方式来组织的。共分为 6 个章节。 第一章，绪论。讨论了论文的背景意义、研究现状和全文内容安排。 第二章，相关技术介绍。介绍了领域工程、m d a 的概念及m d a 核心规范，并介 绍了m d a 的实现工具。 第三章，基于m d a 的企业信息系统开发框架。给出了基于模型驱动架构的企业信 息系统框架及研究技术路线。 第四章，企业信息系统的p i m 和p s m 建模。针对企业信息系统建模问题，在u m l 扩展的基础上，建立一个较为完整的企业领域元模型，从而建立可以描述企业信息系统 的p i m 元模型，并且建立基于u m lp r o f i l e 的j a v ap s m 元模型和r d b m sp s m 元模 型。 7 人造交通人。10 ：硕p 列p 沦文 第n 章，模型转换。通过查询视图转换( q v t ) 规范定义出企、| k 信息系统的p i m 到 p s m 的转换规则，并通过工具m e d i n i q v t 实现了这两个模型的自动转换。以及在e m f 框架下，建立并实现了p s m 模型实例到j a v a 代码的转换机制。 第六章，应用实例。通过某钢铁企业决策支持系统的合同管理应用实例说明和验证 了基于m d a 的企业信息系统的应用方法的有效性； 结论。总结本文的工作、创新点及进一步的工作； 最后是参考文献、附录和致谢。 8 筇：节相天技术介 “ 第二章相关技术介绍 2 1 领域工程 领域工程1 3 2 】是为一组功能相似或相近系统的应用工程建立基本能力和必备基础的 过程，它覆盖了建立可复用软件组件的所有活动。领域是指一组具有相似或相近软件需 求的应用系统所覆盖的功能区域。领域工程的实现方法是基于模型的方法，其主要目的 是识别和创建反映特定领域组件的相似和差异的模型，以及组件本身以及它们之间联系 的模型1 3 3 j 。领域工程包括三个主要的阶段： 领域分析：主要是找到领域中不同应用的共同点和差异点并得到领域模型； 领域设计：主要是开发领域体系结构和符合领域体系结构的可重用组件，获得领域 架构( d o m a i n s p e c i f i c s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，缩写为d s s a ) ； 领域实现：以找到的领域模型和可重用组件为基础对可重用组件进行组织，以便于 组件的查询和重用。产品( 可复用的软件组件) 包括：领域模型、领域框架、领域特定 的语言、代码生成器和代码组件等。 通过领域工程将关于一个领域的知识转化成为一组规约、构架和相应的可复用构 件。由于这些信息来自于同一领域中现有的系统，因此它们具有较高的可复用性。这些 可复用信息构成了复用基础设施的重要组成部分。因此，复用基础设施的形成是通过领 域工程实现的复用基础设施的演化也是通过领域工程进行。当一个领域增加了应用系统 时，通过领域工程，可对这些系统进行分析，将新系统的特征也包含在规约、构架和可 复用构件中，从而使本领域中系统开发的知识和经验尽可能地反映在复用基础设施 中以促进新系统的开发。领域工程对于系统化的软件复用的意义还在于领域工程不仅 产生了可复用性较高的构件，而且通过产生构架定义了复用的时机和复用的上下文。这 样就对开发者复用这些构件提供了有力的支持，使得复用变得规范、系统和高效。 2 1 1 领域分析 这个阶段的主要目标是获得领域模型。领域模型描述领域中系统之问的共同的需 求，领域模型所描述的需求为“领域需求 。领域分析是这样的一种活动：识别、捕捉 和组织一个领域内开发系统所使用的信息，以使其在创建新系统时可用。领域分析回答 的是重用基本结构方面的问题，即我们应该怎样系统地、可靠地获取目前和未来所需要 的信息，使这些信息在当前和未来的软件开发中可以得到重用【3 引。利用领域分析可以建 立起一个对该领域各个应用系统都适用的可复用软件框架，即领域模型。领域模型是对 领域问题空间解的一种图形化表示形式。通过领域模型可以看到领域内许多相关系统的 9 人迕交通人i - n ) ，) t 颂 j j ! ：何论文 一些共性，因而有利于在这些共性基础上开发其它的特定应用系统。在开发一个具体的 应用系统时只需对这个领域模型进行特化就可以生成新的应用系统。 2 1 2 领域设计 本阶段的主要目标是，针对领域分析阶段获得的对目标领域的问题域和系统责任的 认识开发出相应的设计模型，并显式地表示出来。经过初步的领域设计将得到的是一个 o o d 模型，将固定的和可变的系统成分在d s s a 和构件间进行分配，也就是在这个o o d 模型中识别出可以作为构件的部分，将固定的系统成分分配在d s s a 中，将可变的系 统成分分配到构件中，同时使d s s a 与构件问的接口尽可能地清晰、简洁，然后结合设 计模式实现其变化性。 2 1 3 领域实现 领域实现阶段主要的活动有d s s a 和构件的详细设计、d s s a 和构件的实现。构件 获取可以有多种不同的途径：从现有构件库中符合要求的构件，直接使用或作适应性 修改，得到可复用的构件；通过遗留系统，将具有潜在复用价值的构件提取出来，得 到可复用的构件；根据领域系统设计，开发新的符合要求的构件。在进行以上决策时， 必须考虑不同方式获取构件的一次性成本和以后的维护成本。 以领域构架和构件为基础，对照具体系统的设计模型。将通用基本领域构件和应用 专用构件进行集成组装，按照层结构将事务分解到各个层次上，并进行必要的代码编写 工作，并测试最终的应用系统。在实现d s s a 和构件的过程中，首先构要进行单独的调 试和测试。由于d s s a 中包含一些构件的规约，它们常体现为抽象类，因此d s s a 通常 是不能进行单独的调试和测试的，这就需要依据d s s a ，选择一些具体的构件进行组装， 然后再进行调试。对d s s a 的测试，除了通常的正确性、响应时间等指标以外，还要求 d s s a 能够在选择了不同构件的情况下正常地工作。 领域工程是一个反复的、逐渐精化的过程。在实施领域工程的每个阶段中，都可能 返回到以前的步骤，对以前的步骤得到的结果进行修改和完善，再回到当前步骤，在新 的基础上进行本阶段的行为。 2 2 模型驱动架构( m d a ) 2 2 1m d a 的定义 早在1 9 8 9 年，为了解决跨平台的软件互操作问题，由软件技术供应商、开发者和 最终用户共同发起成立了对象管理集团o m g 。这个组织所提出的c o r b a 互操作标准 已经成为事实上的工业标准。然而，仅仅依靠孤立的接口标准所能达到的跨平台互操作 1 0 第：市村j 天技术介? ，j 能力并不能满足需求，跨平台的软件互操作需要一个根本的解决方案。自从c o r b a 标 准制定以来，o m g 一直把它作为制订其他互操作标准的基础，因此这些标准很自然地 可以统一在对象管理体系结构o m a 之中。但1 9 9 7 年以来，随着一系列基于c o r b a 的 重要标准的发布，o m g 对于解决软件互操作问题有了新的认识。建模技术的逐步完善 使得软件互操作问题的解决方法不再仅仅局限于统一的接口标准，而是扩展到整个的软 件生命周期，包括商务建模、系统设计、组件的构造、组合、集成、发布和管理以及更 新。为了更好地挖掘众多建模标准的潜力，促进和规范建模技术的进一步发展，制定一 个清晰的体系结构势在必行。作为在软件互操作领域最有影响力的组织，o m g 于2 0 0 1 年7 月发布了模型驱动体系结构( m d a ) 。可以说m d a 的初衷是为了解决软件互操作问 题，但所带来的影响却将远远超越互操作领域。 2 2 2 模型与元模型 模型是对系统的一部分结构、功能或行为的形式化规约，首先，模型是一种系统规 约，这种规约可以是对结构的规约也可以是对系统功能或系统行为的规约；其次，种种规 约必须是形式化的，即必须使用一种严格定义没有歧义的语言，所以一个模型必须和一 种严格定义了语法和语义的建模语言绑定在一起，因此程序代码也是模型一个客观系统 的规约可以处于不同层面上【3 5 l ，如果细化下去，会有无穷的规约来表达这个系统，因此 在一个客观系统中可以挖掘出无穷多的细节，一个系统的任何规约都只是从一个特定的 角度描述了这个系统的某个层面，都是对这个客观系统的某种程度上的抽象，这种特定 的角度( 或者说是抽象程度) 是一个不断逼进客观现实的关系，这种关系就是抽象和求精， 简单的说抽象就是略去无关的细节，求精就是现实化。元模型是关于模型的模型，是关 于如何建立模型、模型的语义或模型之间如何集成和互操作等信息的描述，是对某一特 定领域建模环境的规范定义，它定义了该领域的语法和语义，能够表示该领域内的所有 或部分系统【3 6 1 。元模型比模型的抽象程度高，因此能够较好地解决模型集成中的问题。 元模型的主要用途： ( 1 ) 作为数据仓库的概念范例，数据仓库用于存储软件工程和相关数据。 ( 2 ) 建模工具( 例如c a s e ) 的概念范例。 ( 3 ) 用来