UML系统建模及系统分析与设计课件第9章 信息系统开发实例

第9章信息系统开发实例 9.1可行性研究

9.1.1概述用户：DBDL大学教务处及各院部。拟建系统的名称：DBDL教学管理信息系统。9.1.2系统开发的背景、必要性和意义

教学管理涉及教学计划与排课、学籍管理、考试管理、教学资源管理等，其特点是信息量大、处理复杂、日常和动态的信息较多、信息传递的及时性和共享程度要求很高，教学管理信息利用的效率直接影响和反映高校教学管理的水平。由于教学管理模式的千差万别，现有的教学软件难以满足本校的教学管理工作，而且教学管理模式正处在改革完善之中，购买别人的软件，不但成本高，日后的维护也很麻烦，即使能符合当前本校的管理模式，也不利于今后教学管理的进一步完善。因此，研制开发适合本校教学管理模式的综合教学管理信息系统，成为学校信息化建设的核心工作。教学管理信息系统建成后，可处理全部成绩管理与学籍管理和部分的日常教学管理工作，实现了管理信息化。新系统可改进教学管理手段，将人从繁忙的工作中解脱出来；可以提高和改进管理服务质量，提高查询的速度和质量，大大提高教务人员的工作效率，减轻劳动强度；提供各种新的处理功能和决策信息，教师和学生可以在任何地点和时间方便地查询有关的信息；教学管理走向科学化、正规化的道路，从而使得教学管理水平能够提高到一个新的层次。

9.1.3现行系统需求分析

DBDL大学是1949年成立的，学校现有17个院系，有博士、硕士、本科和专科不同的教育层次，有37个本科专业，现有教职工1400多人，在校生为1.5万人。本系统主要是为本科和专科教学服务。1．系统调查我们采用问卷法、面谈法、数据采集法、情景实例法以及基于目标的方法等对某高校教学管理系统进行了详细的调查。该学校的教学管理是由教务处和各个院、部从事教学管理的副院长、教学秘书、系主任、实验室主任和教学干事等共同完成。其组织结构如图9.1所示。在图9.1中只介绍了与教学相关的部分，其他的业务部门没有列出。教学管理的主要工作是：⑴教务管理。⑵质量与评价管理。⑶考务与成绩管理。⑷实践教学管理。质量与评价主管教务处处长实践教学主管改革与建设主管证书与档案主管教务主管各学院主管教学副院长教学秘书系主任教学干事实验室主任主管教学副校长考务与成绩主管图9.1组织机构图2．系统需求描述

DBDL大学管理体系实行校和学院的二级管理体制，全校有17个教学院、部。教学以教务处为中心，辐射17个院部，教务处下设科。教务处负责全校800多名教师和15000多名本、专科学生的教学管理工作，教学层次多，需求各异，任务相当繁重。各个功能之间的关系如图9.2所示。

教学部门对系统提出的性能要求是：建成一个集自动化、信息化、网络化为一体的教学管理系统，为教学管理有关部门提供优质、高效的业务管理和事务处理，为其它有关部门和学生提供全面及时的信息和数据。系统完成时应达到以下几方面的要求：

(1)功能实用。根据教学管理业务流程，提供日常教学管理功能。

(2)技术先进。采用先进的计算机软硬件技术，确保本系统在相当长的时间内不会落后。

(3)高效稳定。系统运行速度快、效率高，有效防止各种人为操作错误及其他损害，维护数据的完整性。

(4)易于操作。系统界面简洁，易使用、易维护、适于非计算机人员使用。

(5)安全可靠:应具有安全高效的身份认证，权限检查机制，防止信息泄密和对保密信息的非法侵入。招生就业处各教学管理部门新生录取专业设置选课管理实践教学管理学籍管理考试管理排课系统管理教师管理成绩管理教学计划管理教学任务分配毕业生管理教学基础数据维护教学质量评价图9.2教学管理各功能之间的关系3.系统需求分析在对需求描述分析的基础上，经过用户与开发者之间的积极合作和交流，根据教学管理系统的职责范围和需求可以确定业务的参与者：教学管理员、教师和学生。教学管理人员对系统功能的需求如下：⑴学籍管理。⑵教学计划管理。⑶排课管理。⑷实践教学管理。⑸选课管理。⑹考试管理。⑺成绩管理。⑻毕业生管理。⑼教材管理。教师对系统功能的需求是：通过WEB页面，实现网上成绩和教材录入、个人信息维护、基本信息查询功能。

学生对系统功能的需求有：⑴学生网上选课。⑵学生评教。⑶基本信息查询。对于教学管理员、教师和学生参与者进行分析，明确其业务活动的内容，从教学管理的顶层抽象，可以确定7个用例：学籍管理、教学计划管理、实践教学管理、成绩管理、课程管理、选课管理、教材管理和毕业管理。分析并整理出该教学管理系统的业务流程，如图9.3所示。图9.3教学管理业务用例图教学计划管理教学管理员课程管理学籍管理毕业管理教材管理学生成绩管理选课管理教师学生实践教学管理

对业务流程中的每个用例可以进一步的分解，例如选课管理，学生在网上进行了选修课程的查询后，进行限选课课程的选择与任选课课程的选择，如图9.4所示。选课记录增加教学管理员选课调整学生选课记录删除选课记录修改选课查询学生选课限选课选课任选课选课图9.4选课管理用例图

对需求陈述进行分析，采用名词分析方法找出系统中包含的类，主要类有学校、课程、成绩、部门、学生、教师等，课程的类如图9.5所示。对前面使用名词法分析出来的类进行组织，分析各个类之间的关系，如图9.6所示。图9.5课程类的表示

学校部门学生课程教师0..1chairperson1..**memberattendsattends1..*1has1..*0..11..*1..*11..****图9.6类的结构关系4.费用调查现在教务处有14人，由于到学生毕业时工作量非常大，还要聘用学生助理，协助完成某些管理任务。学生助理费用为10000元，其他费用大约50000元。

5.计算机及软件应用情况调查教务处现有计算机14台，有一个工作室，有学籍管理系统和成绩管理系统，学生负责对教学系统的维护。

6．现行系统存在的主要问题和薄弱环节教学管理系统存在的主要问题有：⑴教务处的某些业务活动处于手工工作状态，工作量大，误差较多，造成人力的浪费。⑵在教学管理信息系统的建设进程中，各教学管理岗位和学校各管理部门围绕局部业务工作，开发或引进许多应用系统。⑶有些工作教务处集中管理，造成了困难，如考试安排由教务处统一组织，每到集中考试，工作量极大，安排非常困难。⑷原有的教学管理部门使用各自独立的管理软件，有些管理人员信息意识不强，本岗负责的管理信息不能及时进行更新和维护，给管理信息系统的可靠运行带来隐患。

9.1.4新系统开发方案方案1：1．拟建系统的目标新系统目标如下：⑴将学生从入学至毕业乃至分配的全部培养过程，纳入到统一的信息系统管理，建立包括学生完整培养过程的数据库系统，以便改进管理手段；提高和改进教学服务质量；加快信息的查询速度和准确性。⑵系统处理的覆盖面应尽可能广泛，不但能处理统招本科生，而且包括专科生的信息。⑶系统具有良好的查询与统计功能，并能用报表的形式输出其结果。2．系统规划及初步开发方案根据对现行系统的业务流程重组，新系统主要实现的功能大致有教务管理、学籍管理、课程管理、教学研究管理、教学设施管理、成绩管理、师资管理、实践教学管理、教学质量评价和系统维护管理等子系统组成。其中每个子系统又包含有相应的模块，如课程管理包括选课管理、排课管理和考务管理等功能，每个模块有数据处理、查询统计、报表打印等功能，如图9.7所示。

该系统明确了教学工作职责，使教学管理进一步制度化和规范化。该系统的主要使用者为教务处管理者、各院系的教学秘书和教学干事等。从权限管理等的角度保证教学管理工作中信息的准确性，有效保证教学工作的流程化。它为教务处安排和管理日常教学提供了科学的、规范的、快捷的电子化手段，使广大教学和教务工作人员从繁琐的工作中解脱出来，提高工作效率和教学质量；它整合了各种信息和数据，涵盖了教学管理的全过程，实现了教学管理的科学化和规范化、电子化和信息化，促进了教育整体质量和办学效益的提高。3．计算机逻辑配置方案本系统采用C/S（Client/Server，客户端/服务器）架构。计算机局域网络系统设计为开放式C/S体系结构，由服务器和数据库系统管理软件进行数据库事务处理；由微机工作站上用户工具进行数据加工处理；经TCP/IP网络软件连接客户与服务器；服务器与客户机入网连接均采用以太网卡。按系统逻辑方案和分布方案，在教务处配备服务器一台和14台工作站、普通打印机、激光打印机、扫描仪等，各院系均配置一台工作站来实现数据的交换和处理，并配有打印机，如图9.8所示。图9.7方案1教学管理信息系统的功能模块教学管理信息系统教务管理学籍管理课程管理师资管理成绩管理实践教学管理毕业管理系统维护管理教学设施管理服务器上运行Windows、NT4.0操作系统，支持多用户环境。客户端运行WindowsXP；采用TCP/IP网络软件连接客户机与服务器。数据库系统采用MSSQLServer6.5系统。数据库前端开发工具为PowerBuilder7.0。图9.8网络拓扑结构CERNetDTUDNN专线路由器交换机路由器终端器路由器HUBHUB计算机HUB计算机计算机终端器拨号用户脉冲接收器信息中心HUB客户机客户机HUB客户机客户机HUB客户机客户机HUB客户机客户机6．人员培训及补充方案由于人—机界面友好，操作简单，帮助信息详尽，一般人员都可以使用，故不需要专门的培训。方案2：1．拟建系统的目标为了使学校教学管理工作系统化、网络化、自动化、规范化、科学化，建立基于Internet的教学管理信息系统。该系统是在校园网基础上，充分利用WWW技术，扩大信息服务范围，可在任意一个能与Internet联接的地方，根据用户的权限，实现有效的访问。提高教学管理现代化水平，促进校园信息化管理和资源共享，改进教学管理手段，提高教学质量。2．系统规划及初步开发方案系统功能包括教务管理、教学设施管理、课程管理、学籍管理、教学质量管理、教学实践管理、教师信息管理、毕业管理、信息收发和系统管理等多个模块，每个模块必须具备相应信息的输入、查删改、打印与传送等功能，如图9.9所示。4．系统的实施方案本系统由GL软件中心开发，大约需要13个月时间。具体如表9.1所示。表9.1方案1系统开发工作进度表阶段人数时间（月）人月起止时间系统分析43122014.01~2014.03系统设计72142014.04~2014.06程序设计104402014.07~2014.10系统测试6162014.11系统试运行4282014.12~2015.01验收20.512015.015．投资方案此系统由DBDL大学一次性投资60000元（不包括硬件购买费用），在2014年1月拨入。3．计算机逻辑配置

该系统的体系结构采用B/S模式。根据学校学年制与学分制共存的特点，学生的学籍管理年限最长达6年，每年招生人数3500人左右，在校生在15000人左右。学年、学分制的选课制及弹性学分制决定了教学管理的复杂性。数据量大、网络管理要求高及跨多个年度的数据处理问题等，要求系统具有良好的响应能力和支撑能力。系统具备的支撑用户数要求：最大用户数不少于10000；峰值在线用户数不少于3000；峰值并发用户数不少于200。网络拓扑结构如图9.10所示。图9.9方案2教学管理信息系统的功能模块图教学管理信息系统教务管理学籍管理课程管理师资管理成绩管理实践教学管理毕业管理公共信息平台系统维护管理教务管理4．系统的实施方案本系统由GL软件中心开发，大约需要11个月时间。具体工作进度略。5．投资方案此系统由DBDL大学一次性投资50000元（不包括硬件购买费用），在2014年1月拨入。6．人员培训及补充方案由于人—机界面友好，操作简单，帮助信息详尽，一般人员都可以使用，故不需要专门的培训。教务处局域网中心交换机服务器工作站工作站校园网服务器工作站工作站路由器Internet防火墙防火墙图9.10B/S模式的网络方案3：1．系统目标具体目标如下：⑴统一规划，教学信息管理标准化、规范化。⑵充分利用校园网络，开发完善的数据发布系统，实现教学管理工作的“无纸化”办公，使教学运行管理公开化、透明化，使教师和学生参与到教学管理工作中。⑶实现教学全过程管理。新建的教学管理信息系统包括教学管理的全部过程，实现教学的全过程管理。⑷实现信息资源共享。网络条件下的教学管理信息系统，要面向全校不同部门的信息资源，实现信息资源共享。⑸加强教学过程的管理与监督。目前运行的教学管理信息系统，侧重于结果数据的分析和汇总。2．系统规划及初步开发方案根据对现行系统的业务流程重组，新系统主要实现的功能大致由学籍管理、课程管理、成绩管理、教务管理、师资管理、实践教学管理、毕业管理和系统维护管理等子系统组成。其中每个子系统又包含有相应的模块，如课程管理包括选课管理、排课管理、考务管理和评价管理等功能，每个模块有数据处理、查询统计、报表打印等功能。教务处各职能部门还能通过系统的网络功能实现各部门间的文件传输，信息传递与交流，通过校园网实现教学信息的共享与发布，它为学生选课、教师教学、全校师生查询等提供了很好的信息服务（功能详细介绍略）。3．计算机逻辑配置根据目前的计算机技术和软件开发技术，整个系统基于校园网，采用数据集中式、操作分布式设计。系统采用C/S与B/S混合的体系结构，其中基础数据的管理采用C/S模式，以保证数据的安全性和一致性；面向校园用户的数据查询与统计报表采用B/S模式，以方便系统的维护与管理，如图9.11所示。Web服务器应用服务器数据库服务器浏览器客户浏览器客户浏览器客户客户端客户端客户端防火墙图9.11C/S与B/S相结合模式的网络4.系统的实施方案在完成教学管理系统的逻辑配置方案，计算机网络配置方案后，就要制定系统的开发计划工作。本系统由GL软件中心开发，大约需要17个月时间，系统开发的工作进度如表9.2所示。表9.2系统开发工作进度表阶段人数时间（月）人月起止时间系统分析43122014.01~2014.03系统设计72142014.04~2014.06程序设计108802014.07~2014.11系统测试6162014.12系统试运行62122015.01~2015.02验收20.512015.035.投资方案进行开发费用的估算，此系统由DBDL大学一次性投资100000元（不包括硬件购买费用），在2014年1月拨入。6.人员培训及补充方案由于人—机界面友好，操作简单，帮助信息详尽，一般人员都可以使用，故不需要专门的培训。9.1.5可行性研究1．技术上的可行性分析方案1中C/S模式具有交互性强、存取模式更安全和降低网络通信量的优势，如对于多个用户大数据量的统计、学籍监控、自动排课等如果采用C/S，服务器运算量很大，速度会很慢，对服务器的要求也很高。但C/S也显现出开发成本高、兼容性差、扩展性差、维护升级麻烦等缺点。故方案1存在一些问题。方案2由于采用B/S模式开发，系统具有简化客户端、简化系统的开发和维护，使用户的操作变得更简单等优势，可以减少教学压力，避免造成浪费。B/S架构比起C/S架构有着很大的优越性，C/S依赖于专门的操作环境，这意味着操作者的活动空间受到极大限制；而B/S架构则不需要专门的操作环境，在任何地方，只要能上网，就能够操作MIS系统。方案2也存在一些问题，比如教学数据联机分析与统计、日常的大批量数据的转储、备份与恢复等操作，都不适合由B/S模式来完成。方案3鉴于教学管理内容复杂、涉及繁多、管理面较广及未来系统的扩充性等，系统的体系结构全部采用C/S模式或B/S模式都存在一定的弊端。根据目前的计算机技术和软件开发技术，系统宜采用3层C/S和B/S结构的混合模式，并采用模块化设计。采用方案3开发系统的安全性和可靠性较强。因此，采用方案3比较合适。采用C/S与B/S结合模式，该系统运行于校园网上，既能满足教学管理用户集中、大量处理数据的要求，又能满足教师、学生最大范围地使用该系统。GL软件中心拥有具备这些技术的专门人才，因此，完全有能力开发并维护此系统。通过前面的综合分析可以知道，从技术上来说开发教学管理信息系统是可行的。方案1现金流第1年第2年第3年第4年第5年第6年开发费用（元）60000

运行和维护费用（元）

12001300140016001700收益（元）

1700019380215012360025300方案2现金流第1年第2年第3年第4年第5年第6年开发费用（元）50000运行和维护费用（元）8001200120012001200收益（元）1000018500195001974920600方案3现金流第1年第2年第3年第4年第5年第6年开发费用（元）100000

运行和维护费用（元）

13001300146016301780收益（元）

2789031080395013460041353表9.3各个方案的经济数据2．经济上的可行性各个方案的经济数据如表9.3所示。投资回报率计算：方案1：ROI=（估计的收益－估计的成本）/估计的成本=0.449=44.9%。方案2：ROI=（估计的收益－估计的成本）/估计的成本=0.589=58.9%。方案3：ROI=（估计的收益－估计的成本）/估计的成本=0.623=62.3%

上面计算的是6年的ROI，3个方案平均的ROI为每年7.48%、9.8%和10.4%，通过方案的比较知，采用方案3是最佳的方案。3．系统运行可行性分析方案1系统使用后，要对组织结构产生一定的影响，要有人员的变动，但这些变动是局部的，不会影响整个组织。方案2系统为网络系统，可以通过安装防火墙连接到校园网，保证了系统的运行安全。方案3使用C/S和B/S模式，由于有相应的防火墙和用户权限限制，系统的运行是安全的，可以保证系统运行。由于本软件界面友好，帮助信息详尽，易学易用，因此，对现有人员基本不用进行培训。所以，系统具有运行的可行性。4．进度的可行性分析通过对3个方案的实施进度进行分析，认为3个方案的实施进度都是合理的、实用的。因此，3个方案的进度都是可行的。

通过方案1、方案2和方案3的比较可知，方案1安全性比较好，但是系统外的用户使用困难。方案2功能较全面，教师和学生在任何地方、任何时间都可以进行查询，但是有些处理的数据量太大，采用B/S模式难以实现。方案3具有方案1和方案2的优点，适合信息技术的发展趋势，从长远来看，选择方案3是比较理想的。

9.1.6结论通过前面的分析论证，认为采用方案3进行开发是比较合适的，依据可行性分析的结果，可按方案3立即进行系统的开发工作。9.2面向对象分析与建模

9.2.1系统用例建模系统管理员主要负责系统的维护工作，包括基本信息设置、系统备份、系统权限管理和系统字典表设置。得到系统的整体用例如图9.12所示。

一个用例图描述用例模型的一个侧面，几个用例图可以完整地描述一个系统或子系统。每个用例又可以进一步细化，如教务管理主要完成人才培养方案的制定、修改、删除、审核、审定、批准以及根据人才培养方案生成学期教学执行计划等。教务管理用例图如图9.13所示。图9.12教学管理系统用例图教学计划管理教学管理员课程管理学籍管理毕业管理教材管理学生成绩管理选课管理教师学生系统管理员系统维护教学实践管理登录

排课管理主要完成智能化排课和人机交互调课等功能，任课教师可以在网上填写自己的排课要求，浏览和打印教师课表，学生可以浏览和打印班级课表。排课管理用例图如图9.14所示。教学计划管理浏览方案教务处长删除方案打印方案审定方案新建方案批准方案修改方案执行计划管理审核方案教学校长教学干事学生系主任教师教学院长图9.13教学计划管理用例图9.2.2系统对象类建模

对象类图包括三个部分：对象类、用户接口、联系。由于本系统的功能模块较多，这里以学生类图为例对学生的相关属性与操作做出分析，学生类图包含的类有：学生类（student）、学生基本信息类（student_base）、学生奖惩信息类（student_prize）、学生社会关系类（student_relationship）和学生评语类（student_evalute）。类图如图9.15所示。教师学生排课管理人机交互调课浏览班级课表教师课表打印班级课表智能化排课学生课表填写教学要求教室课表教学干事排课管理员教学总课表浏览教师课表打印教师课表<<Include>><<Include>><<Include>><<Include>>图9.排课管理用例图图9.15学生类图9.3面向对象设计与建模

9.3.1系统设计在面向对象的设计中采用了如下的原则：⑴单一职责原则。⑵开闭原则。⑶里氏代换原则。⑷依赖原则。⑸接口隔离原则。⑹合成复用原则。⑺迪米特法则。9.3.2系统交互模型构建1.顺序建模顺序图按照先后顺序分析用例及活动的处理流程。下面以教务管理人员执行教学计划为例进行顺序交互建模，具体如图9.18所示。2.通信建模通信图可以深入了解和表示系统的行为和各个对象的作用。教务管理的通信图如图9.19所示。9.3.3系统行为模型构建1.活动建模⑴标识需要活动图的用例。⑵建模每一个用例的主路径。⑶建模每一个用例的从路径。⑷添加泳道来标识活动的事务分区。⑸改进高层的活动。⑹进一步对细节进行完善。对前面的活动图进行补充和完善。2.状态机建模在学生选课时，需要进行判断，因此，学生选课的状态机图，如图9.23所示。选择“选课按钮”