【毕业学位论文】(Word原稿)汽车材料数据管理系统的设计与实现-软件工程

I 分类号 : 学校代码： 10055 密级： 学号 ： 南 开 大 学 专业硕士学位论文 论文题目 : 汽车材料数据管理 系统的设计与实现 培 养 院 系 : 软件学院 专业学位名称 : 软件工程 论 文 作 者： 胡杰 指 导 教 师： 师文轩 南开大学研究生院 二 一 三 年 十 月 三 日 2 3 中文摘要 I 中文摘要 20世纪 90年代以来， 随着 人们对 绿色和环保问题的重视，全世界的汽车行业针对 汽车产品环保问题的关注 也 明显增强 。汽车行业开始不断摸索能够 环保而又经济的处理报废汽车 问题的有效实施方案 ， 各国政府也在不断加强针对有关废弃物管理的各项法规，从而 促进汽车行业的可持续发展。 从 1997 年至 1998年 6 月，美国 司受企业委托，对汽车行业进行调研，并开始研发国际材料数据系统（ 并于 2001 年开发完毕并投入正式使用。 本文实现了适合中国国内需求的 汽车材料数据 管理 系统 ，该系统 的初期目标是以 主要原型对象，取其精华，去其糟粕，实现其中的主要核心功能，摒弃其中设计和实现方面不合理的或不符合中国用户习惯的部分，开发一套符合中国企业特点的、快速、稳定的材料数据系统，并将其在国内与国际汽车行业中进行大范围推广。 汽车材料数据 管理 系统 （ 的建立与开发，是在充分听取各大整车企业对汽车材料数据 管理 功能内容方面的意见的基础上，参考欧洲的数据库分析系统，考虑国内企业在材料分析管理方面的不同水平，构建的符合中国企业自身特点的应用软件及数据系统。其主要建设目标如下： （ 1）帮助企业收集材料数据信息，支持计算汽车的可回收利用率。 （ 2）协助企业应对管理部门的禁用 /限用物质管理。 本方设计方案采用了目前比较先进而有效的 计思想，通过业务流程分析、系统架构设计和项目实施计划等方面完整的阐述了 设计思想，基于 品 为 出了一套较为完整的解决方案。 中文摘要 键字 ： 汽车材料数据管理 ； 回收利用率 ； 禁用 /限用物质管理 目录 录 中文摘要 . I . 录 .文摘要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 项目背景与研究现状 . 1 本文研究内容 . 2 本文的组织结构 . 5 第 2 章 采用的关键技术 . 6 于 分析与设计 . 6 基于 技术选型 . 7 开发环境构建 . 9 第 3 章 系统的需求分析 . 13 总体目标 . 13 用户需求分析 . 14 业务流程分析 . 18 核心业务流程分析 . 核心业务功能分析 . 材料回收性分析 . 禁用 /限用物质管理流程分析 .业务目标分析 . 23 统的业务目标 . 服务目录分析 . 组件单元分析 .录 V 据发送与接收 . 29 验 . 数据发送 . 数据接收 . 组织单位 . 统计分析 . 命周期 . 4 章 统的设计 . 36 系统总体构架设计 . 36 基于 方案设计 . 37 务架构 . 数据访问安全性 . 会话链接与压力测试 . 服务组件与接口设计 .系统数据 库设计 . 42 辑数据库和查询的设计 . 标准材料库与数据接口 . 材料数据库设计 .自顶向下的业务分解 . 47 第 5 章 统的实现 . 50 系统主要功能模块的实现 . 50 用户角色管理 . 用户管理 .据填报功能的实现 . 54 业务对象组件实现 . 管理页面实现 . 建 . 点删除 . 供应商管理 . 接收状态管理 . 询 .统优化与扩展 . 66 系统性能优化 . 资源国际化 . 面向服务的功能集成 . 面向服务的数据集成 . 6 章 总结与展望 . 76 目录 总结 . 76 展望 . 76 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果 . 错误 !未定义书签。 第 1章 绪论 1 第 1 章 绪论 20世纪 90年代以来， 随着 人们对 绿色和环保问题的重视，全世界的汽车行业针对 汽车产品环保问题的关注 也 明显增强 。汽车行业开始不断摸索能够 环保而又经济的处理报废汽车 问 题的有效实施方案 ， 各国政府也在不断加强针对有关废弃物管理的各项法规，从而 促进汽车行业的可持续发展。 欧盟委员会和欧洲议会制定了关于报废机动车回收利用管理指令（ 3/005/64/确定了欧盟报废汽车“再使用与再利用”和“再使用与回收利用”的两个阶段及回收利用率目标，并明确说明了回收利用率的限值及禁止或限制使用的重金属（铅、汞、镉、六价铬）。随后各成员国纷纷制订了强制性法规落实该指令的要求。从 2007年 1月 1 日起，欧盟各成员国政府已全面执行报废车辆回收指令。 项目 背景 与研究现状 为适应新的形式，促进我国循环经济体系的建设和发展，保护环境，提高资源利用率，落实科学发展观，实现社会经济的可持续发展，国家发展和改革委员会、科学技术部和国家环保总局于 2006 年 2月 6日联合颁布了汽车产品回收利用政策（以下简称技术政策）。技术政策是为推动我国对汽车产品报废回收制度建立的指导性文件，它涵盖了大部分汽车产品，涉及到汽车行业的整个供应链，是对国产、进口汽车产品的共同要求，其目的是指导汽车生产、销售及相关企业启动、开展并推动汽车产品的设计、制造和报废、回收、再利用等项工 作。国家将适时建立技术政策中提出的相关制度，并在2010年之前陆续开始颁布实施。根据该政策，我国在 2010年部分汽车类产品回收率要达到 85%，而且除含铅合金、蓄电池、镀铅、镀铬、添加剂（稳定剂）、灯用水银外，限制使用铅、汞、镉及六价铬。从 2012年起，所有国产及进口汽第 1章 绪论 2 车的可回收利用率要达到 90%左右，其中材料的再利用率不低于 80%。到 2017年，我国所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到国际先进水平，即整车产品可回收利用率达到 95%左右。 1997年，为响应政府在汽车环保方面的法规要求， 面向 世界范围内的 汽车供应链中的相关企业需求，亟需 提供一个在整个供应链中跟踪零部件及组件的化学成份的解决方案。从 1997年至 1998年 6月，美国 汽车行业进行调研，并开始研发 际材料数据系统）。 2001 年， 过今年来的发展， 为汽车行业最具影响力的材料数据系统。 汽车材料数据管理系统 （ 为贯彻 汽车产品回收利用技术政策、实施汽车产品回收利用率和禁用 /限用物质认证，提高中国汽车材料回收利用率而开发的产品数据管理平台。 本项目拟 开发 的 汽车材料数据管理系统的主要目的有三个，即： （ 1）计算汽车回收率：为了应对欧盟以及我们国家对汽车回收率的相关要求，为正确计算、分析各种车型不同配置的汽车回收率以及回收率计算依据，提供相关的基础数据和信息； （ 2）监控受限材料在汽车产品中的使用：为了应对国际、地区和国内等各方面对材料的相关限制规范和要求，对各个汽车零部件所使用的材料进行监控； （ 3）指导汽车产品的绿色设计： 为开展汽车产品的绿色设计，进一步提高产品回收率、降低拆解费用，提供必要的基础数据与资料。 本 文 研究 内容 ）为主要原型对象，取其精华，去其糟粕，实现其中的主要核心功能，摒弃其中设计和实现方面不合理的或不符合中国用户习惯的部分，开发为符合中国企业特点第 1章 绪论 3 的、快速、稳定的材料数据系统，并将其在国内与国际汽车行业中进行大范围推广。 的用户注册采用开放式的 申请和登记 策略，即任何用户都可以在统中 进行 注册 ，只要填写的注册信息符合基本的格式要求（例如企业名称不重复等），便可通过系统验证，并获得一个有效的用户名与密码。此种注册方式存在以下弊端： 1) 开放式注册将会造成用户信息中的垃圾数据，并且没有经过授权而在系统中注册的用户可能会在系统中随意创建和发布材料数据，例如创建材料 些数据不但会占用系统资源，而且会对合法用户的正常使用造成一定影响，例如需要对非法表单进行识别和处理。 2) 开放式注册将使得未经过 理委员会批准授权的整车生产企业也可以注册、登陆并使用 统，无法保障其他整车企业的合 法权益。 3) 非法用户的存在不便于管理员对用户信息的管理，对软件系统也会带来安全隐患。 4) 系统中发布的公用资源，例如系统在线帮助、标准法规等内容会被所有人员任意浏览。 鉴于以上原因， 不允许用户任意注册，而是采用逐级授权式的策略完成用户的 登记和申请 ，即只有获得相关许可的用户才可以在 进行注册，具体形式如下图所示： 第 1章 绪论 4 图 请和登记流程 申请加入 统的整车企业，需经 理委员会批准后，由系统管理员为其在系统中注册企业信息并创建一个客户管理员，整车企业的客 户管理员又可为其一级零部件供应商在系统中注册企业信息并创建客户管理员，一级供应商再为二级供应商进行注册，依此类推，直至完成整个零部件产销供应链的用户注册流程。同时，每个企业的客户管理员还可以为本企业创建其他的客户管理员以及普通用户。在以上流程中，每个企业或用户的注册过程都是在直接或间接的通过管理委员会的批准后而完成的，方式灵活，操作简便，并在极大程度上避免了非法用户的出现。 信技术、软件技术、现代管理理论和方法于一体，通过供应链采集汽车产品零部件材料信息，用于协助企业计算车辆产品 可回收利用率和进行禁用 /限用物质管理的信息系统。 于对汽车零部件供应链进行有效的管理。 为了满足汽车材料数据库管理系统的功能要求，结合企业现有数据库系统（如： 具体情第 1章 绪论 5 况， 户层、中间层（应用服务层）和数据层（数据库管理系统）。 本文的组织结构 本文第一章是绪论部分， 针对 本课题的背景与意义、国内外研究现状等进行阐述。第二章 是 本项目的 相关技术，详细介绍了 统 设计与开发过程中涉及到 的相关技术 。第三章 是 系 统的需求分析，通过 功能性分析、非功能性分析、用户分析、业务流程分析等方面阐述了 统的各方面需求 。第 四章是系统的设计部分， 包括 统总体 架构的设计 、 拓扑 架构的 设计 、功能结构 的设计和测试方案的设计等内容 。第 五 章 详细阐述 统的实现 步骤与细节 ，阐述了系统中 主要 功能模块的实现 方式方法 及应用实例 。第 六 章结论部分，对本文进行总结与前景展望。 第 2 章 采用的关键技术 6 第 2 章 采用的关键 技术 于 分析 与设计 即面向服务的架构。在基于 具体应用程序的功能是由一些松耦合并且具有统一接口定义方式的组件（也就是 合构建起来的。 它提供了业务 和技术 的灵活性。 通常地，业务服务应该与服务的质量分别处理，比如说安全性， 可靠性，或者交互性的方面要求被认为是质量相关的，非功能性的。同时业务服务还要独立于传输实现技术，就是各个服务之间互相联系的底层传输机制也可以不同于其他节点。 本方案中的 构设计采用了如下的实现技术： 图 于 本文 所要设计的 统功能较为强大，业务流程也比较复杂，如何将各个模块、子系统有效的整合在一起，很好的实现预期的业务流程是一个需要解决的问题。 统不仅要单独运作，而且还需要与各企业之间的 样实现不同系统的有效对接也是系统需要解决的问题。由第 2 章 采用的关键技术 7 于系统定位较高，要接近或达到国际先进水平。旧的软硬件设备由于性能局限不能满足一些较高的业务需求，所以不可避免地购置一批新的高性能的软硬件设备以满足性能要求，新旧系统如何整合，如何复用原有资源同样是 为了应对上述汽车 供应链中 遇到 的挑战， 本文 采用了 于称为服务的可重用功能单元，通过运用服务之间定义良好的松耦合的接口和契约联系来支持业务流程，通过服务的编排和组合增加了系统的灵活性和集成性。 基于 技术 选型 为提供稳定、持续、可靠的服务质量，系统在软件运行平台方面将以商业解决方案为主，以保证无论是在软件的开发阶段还是正式运行阶段均可获得最优质的技术支持与售后服务。 2用 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构。 择 发框架使用当前最流行的轻量级开发框架组合 系统结构，提高了项目代码的可重用性和开发效率，降低了开发成本。 T& 1993年推出的系统软件产品，它是一个 和 大 主流产品的整合体，是当今市场上处于支配地位的 操作系统。 有对多任务和多用户的良好支持，在 外，经过长期的研发工作，如今的 安全性和稳定性方面又得到了进一步的加强，非常适合于构建提供 第 2 章 采用的关键技术 8 在应用服务层， 是专门为企业电子商务应用系统开发的、在目前市场中占据 35%份额的应用服务器产品。它 具有全面的功能、对 准的支持、强大的运算能力以及多层次的架构设计，使得软件开发能够专注于业务目标，而不是基础架构的集成。这不但缩短了项目周期，而且降低了系统的复杂程度，为系统的快速开发提供了坚实的基础性保障。 在数据管理层 ， 0据库系统往往是整个系统的核心部分 ， 它的性能表现将直接影响系统的整体性能。 在关系型数据库领域一直处于领先的地位。它的可移植性、高效率性和高稳定性使其 一直以来都成为大、中型企业项目的首选方案。 处理大批量数据时所表现出的优异性能 ， 及其在性能优化方面的高可配置性 ， 都为构建于其上的应用系统提供了可靠的性能保障和丰富的调优手段。此外 ， 户层、操作系统层、网络层和数据库系统层等各个层面的安全性体系 ， 以及包括系统安全性和数据安全性等多方面在内的安全性机制都将为 当用户登陆 统时 ， 将使用 览器作为主要的客户端软件对系统进行访问。但目前的浏览器市场名目繁多 ， 不同平台下的各 种产品分别占据着不同的市场份额。虽然这些产品大都遵循 但在对 仍然存在着诸多的差异。为了满足广大用户的使用需求 ， 谷歌 公司的 并在此基础上 ， 尽量提供对其它浏览器的全面支持。 根据前面对 统的分析，基于 构设计如下实现方案： 第 2 章 采用的关键技术 9 图 于 层架构 过一组 般是通过 封装 然而也可以把提供 现的 完全依赖于设计和构建应用程序的业务处理和数据逻辑层。 开发环境构建 项目开发者角色 本项目的设计和开发共包含以下角色：项目经理，项目助理，开发经理，领 域专家，产品专家，开发工程师，质量保证经理，质量保证工程师。各个角色负责的任务如下： 开发工具 数据库连接 (数据接口 通用 组件 用户管理 互数据 统计分析 系统短讯 信息服务 数据交换 数据接口 日志管理 表示 逻辑 业务逻辑 事务 处理 消息 服务 配置 管理 数据安全 性能优化 可扩展性 第 2 章 采用的关键技术 10 项目经理：负责整个项目进度控制，成本控制，项目组内部工作协调安排，与项目组外的协调沟通工作 项目助理：协助项目经理完成项目组内外的协调沟通工作 领域专家：为项目组提供业务方面支持，包括系统需求确定，原型设计，各产品支持，系统高层流程设计支持 产品专家：为项目组选择合适的基础设施产品，并为使用这些产品提供技术支持 开发经理：设计架构决策，核心技术攻关 开发工程师：系统开发，初步单元测试案例设计及测试 质量保证经理：测试方案开 发，测试进度规划，测试案例设计 测试工程师：测试案例设计，测试实施 图 程序设计 框架 第 2 章 采用的关键技术 11 发框架使用当前最流行的轻量级开发框架组合 系统结 构， 提高了项目代码的可重用性和开发效率，降低了开发成本。 不仅仅局限于 用的开发，它可以支持多种开发语言。在免费的 最受欢迎的。 前端采用 间层采用 层采用 图 项目的程序设计中选择了如下的开源框架和相关技术： 基于角色的访问权限控制 基于 数据库层封装 基于 事务控制 基于 访问层控制与 基于 基于 现 异步数据传输 基于 计报表 基于 统 状态邮件或短信 即时 通知服务 基于 第 2 章 采用的关键技术 12 基于 统计报表生成 基于 基于 现 系统与其他系统的数据接口 基于 基于 基于 缺陷跟踪系统 第 2 章 采用的关键技术 13 第 3 章 系统的需求分析 总体目标 汽车材料数据管理系统 （ 的建立与开发 ， 是在充分听取各大整车企业对 参考欧洲的数据库 分析系统 ， 考虑国内企业在材料分析管理方面的不同水平 ， 建设的符合中国企业自身特点的应用软件及数据系统。 汽车材料 数据管理 系统（ 实现如下目标： 汽车行业的整车企业和零部件企业 ， 包括一级供应商 ， 二级供应商等都可以使用； 供应商只需使用 只使用一个中心系统可使供应商减低成本； 统的数据填报功能将采用基于供应链的方式，使用材料数据表单（ 链中的各级产品按照部件、半成部件、材料和基本物质的划分方式进行填 报。系统负责维护 间一对多的关联关系，在填报和显示时采用树形结构进行操作。 第 2 章 采用的关键技术 14 整 车 生 产 企 业一 级 供 应 商二 级 供 应 商三 级 供 应 商原 材 料 厂 家图 车零部件产品 产销 供应链 用户 需求 分析 汽车材料数据管理系统 （ 开发为了满足不同用户的如下需求： 1. 各级零部件供应商 零部件产品的材料数据填报 零部件产品的材料数据提交 零部件产品的材料数据接收 2. 整车生产企业 零部件产品的材料数据接收 收集零部件材料信息 对零部件材料信息进行查询、浏览 对汽车零 部件产品的回收性进行管理 对汽车零部件产品中禁用 /限用物质的使用情况进行跟踪与管理。 3. 系统管理人员 第 2 章 采用的关键技术 15 各级用户操作权限的设定 汽车材料数据的统计报表查看 系统日志查看 系统性能监控 用 首先需要进行企业注册，在注册企业时，将同时注册该企业的第一个客户管理员（每个企业至少需要一名客户管理员），客户管理员的职责是创建和管理本企业的所有用户（包括其它客户管理员），同时负责回答业务方面的问题。 图 种角色：系统管理员、客户管理员 、 读用户。各种用户的相应权限请见需求分析说明书。 系统管理员： 查看所有用户的 查看任意用户的基本信息。 修改任意用户的密码。 客户管理员： 为本企业创建新的用户。 删除本企业用户。 修改本企业用户的基本信息。 第 2 章 采用的关键技术 16 修改本企业用户的密码。 修改本企业除“企业名称”以外的基本信息。（企业注册之后 ， “企业名称”只能由 ） 设置普通用户的有效状态。处于无效状态的用户将不能登陆系统 ， 也不能进行创建和查询 户 ： 各级零部件供应商的相关操作（见 前面介绍） 整车企业的相关操作（见前面介绍） 只读用户： 系统准则的浏览 公共信息的浏览 一些公开的统计数据 用户首次登陆后，系统将自动清除为其生成的初始密码，并提示用户修改一个新密码，否则不允许其进入系统。为防止非法用户的恶意登陆以及对网站的滥用，在登陆时系统可使用图形码进行验证。若用户忘记密码，点击“忘记密码”按钮后，系统会为其生成一个新的密码，并发送至客户管理员的注册邮箱。 理员 用例分析如下图： 第 2 章 采用的关键技术 17 图 统管理员与客户管理员的用例分析 如下图： 第 2 章 采用的关键技术 18 图 业务流程 分析 ）为主要原型对象 ， 取其精华 ， 去其糟粕 ， 实现其中的主要核心功能 ， 摒弃其中设计和实现方面不合理的或不符合中国用户习惯的部分 ， 开发为符合中国企业特点的、快速、稳定的材料数据系统 ， 并将其在国内与国际汽车行业中进行大范围推广。 第 2 章 采用的关键技术 19 在这一小节中，我们将逐一对已有业务的主要流程进行分析。首先我们将对现有业务流程进行详细描述，然后对其进行评估，从而找出流 程中的不足和瓶颈后得出关于此流程的结论。 现有业务流程详细描述是通过用 模并给出流程图，然后对其进行客观详细地描述。 而对现有业务流程的评估主要通过两方面的工作来进行： 首先是通过对客户内部人员进行详细的访谈和调研，同时参考同行企业业务流程情况，望对现有流程的问题和瓶颈有一个深刻的、感性的评估； 其次，通过 模，通过对模型的分析，希望对现有流程的问题和瓶颈有一个全面的、基于数据的评 估。 核心 业务流程分析 通过使用 各级零部件供应商完成对整车生产企业的零部件产品填报与提交 ， 阐明零部件的基本物质与材料的使用情况 ， 并对所填报产品进行统一的分类管理。在此数据的基础上 ， 整车企业便可收集所需的材料数据表单 ， 并依据车型结构将其组成为一个车型的完整化学信息 ， 完成对车辆产品零部件组成情况的查询与查看 ， 对产品可回收利用率的计算和对禁用 /限用物质的跟踪、分析与管理等操作 整车企业能够在产品的设计、制造、生产、销售和报废回收等各个阶段完成对车辆产品中禁用 /限用物质使用情况的跟踪与分析。 请 流程 ， 即只有获得相关许可的用户才可以在 请加入 需经 由系统管理员为其在系统中注册企业信息并创建一个客户管理员。 整车企业的客户管理员为其一级零部件供应商在系统中注册企业信息并创建客户管理员 ，一级 供应商再为二级供应商进行注册。依此类推 ， 直至完成整第 2 章 采用的关键技术 20 个零部件产销供应链的用户注册流程。同时 ， 每个企业的客户管理员还可以为本企业创建其他的用户。 图 第 2 章 采用的关键技术 21 核心 业务功能分析 品发送与接收确认、数据统计功能、用户权限管理和与其他系统的数据共享与交换功能。 对链中的各级产品按照部件、半成部件和材料、基本物质的划分方式进行填报。当进行数据填报或对系统中的已有产品进行浏览时 ， 将采用树形结构对目标产品按层级展开 ， 可从部件、半成部件级展开直至基本物质一级。对于每一级的零部件产品均可查看其组成成份信息 ，包括材料信息、基本物质、以及供应商的基本情况等内容。 为方便用户申报 系统将引入“组件单元” 功能。组件单元是 它同样使用树形结构对存储于其中的 它也可以作为子树被添加到其它的 于经常需要在其它部件中被引用的元件 ， 可以考虑使用组件单元。 根据 系统 ： 图 用户管理子系统 统计分析子系统 理子系统 系统短讯子系统 信息服务子系统 数据交换子系统 编程接口子系统 日志管理子系统 第 2 章 采用的关键技术 22 材料回收性分析 首先 管理 中心通知相关汽车企业上交回收性管理的书面材料，接着相关企业从自己的 者 整理出相关的书面材料，然后企业内部先对材料进行审核，如果没有通过，则重新整理书面材料出来，若通过了，则通过邮递或派专人将书面材料交付给 管理 中心的相关部门。中国汽车研究中心先对书面材料进行初步审核，主要是检查一下材料的真实性和规范性，如果没有通过审核则将材料退还给相关汽车企业，若通过了则由汽车研究中心的专业人员对汽车材料回收做定量分析，并根据书面材料分析判断该企业的材料回收工作是否达标，如果没有达标，则要酌情对相关的企业采取相应的措施，若通过了则该企业的材料回收工作达标。后双方都要保存相关数据和书面材料。 图 料回收性管理流程图 禁用 /限用物质管理流程 分析 根据政策，到 2010 年我国在汽车行业中除含铅合金、蓄电池、镀铅、镀铬、添加剂（稳定剂）、灯用水