基于UML面向对象技术科研项目管理系统分析和设计

文章主要介绍了从高校科研项目管理的实际需要出发，应用面向对象的UML建模技术，开发一个通用的包括科研项目申报、评审、过程管理的科研项目管理信息系统。本着使项目管理更科学、方便的目标，本文使用面向对象技术基于UML对科研项目管理系统进行分析和设计。论文从理论和应用两个方面，立足于软件工程思想，结合管理信息系统理论，基于UML对高校学院级的科研项目管理进行了系统建模。

编辑的选择：

文章主要介绍了基于高校科研项目管理的实际需求，应用面向对象的UML建模技术，开发了包括科研项目申报、评估和过程管理的通用科研项目管理信息系统。 实现科研项目相关信息的高效、智能管理，提高科研项目管理等相关内容的效率。

本文来自《福建笔记本》，火龙果软件安娜编辑推荐。

1 简介

当前，高校的主要任务包括两个方面：一是教学，二是科研。 随着科学技术的发展，检验高校综合实力的重要指标逐渐向科研活动和科研能力倾斜。 逐年减少[1]。 为提高一线班主任的科研能力，不少高校结合自身发展现状筹集资金，分层次筹建科研基金，以项目形式捐赠。 作为申报高水平项目的一次实践锻炼，极大地提高了一线班主任参与科研的积极性。 目前，我校设立了青年基金和博士生基金。 为了使项目管理更加科学、便捷，本文采用面向对象技术，对基于UML的科研项目管理系统进行分析和设计。

面向对象分析与设计（OOA&OOD）的发展在20世纪80年代末到90年代中期达到了高潮，UML就是这个高潮的产物[2]。 UML（Lan-guage，统一建模语言）除了统一了Booth、Rum-baugh和Rum-baugh的表示方法外，还进一步发展了它，并于1997年11月被OMG接受为工业标准，并已成为公众。 标准建模语言[3]。 UML是一种标准建模语言，其定义包括两部分：UML语义和UML表示法[4]。 一般用九张图中的几种来描述系统：用例图、类图、对象图、组件图、配置图用来构建系统的静态模型，主要是描述需求和构建系统结构； 而顺序图、状态图、活动图和协作图则用于构建系统的动态模型，主要描述系统的行为。

2、需求分析

2.1 系统功能分析

结合现阶段高校科研管理部门的工作职能，从科研项目管理的内容和流程出发，根据系统的实际需求，得出科研项目管理信息系统需要实现以下基本功能：项目申请、项目审批、项目进展、项目终止、项目统计报表等信息的网络化管理。 实现基于网络的基本信息录入、上传功能； 实现项目相关信息的查询、添加、修改、删除功能； 实现项目信息的初审、统计、汇总功能。

科研项目管理信息系统的主要用户包括：通常科研人员、科研秘书、科研管理人员、系统管理员和评审专家，各用户通过网络协同工作。 其中，科研管理人员负责科研信息的全面管理； 科研秘书负责本部门科研信息的管理； 通常，科研人员负责提供科研成果并具有查询功能； 系统管理员主要负责系统维护和用户管理； 评审专家的主要工作是对项目进行筛选和评审。

2.2 系统用例分析

在基于UML以面向对象的方式进行建模的过程中，系统需求分析的结果可以用用例(use case)模型来表示。

1. 创建用例图

用例图（ ）从用户的角度描述了系统的功能，并强调了每个功能的操作者。 它主要由用例、参与者和关系组成。 其中，用例用于概述系统外部可见的需求，用于创建和验证所提出的设计，并确保设计满足所有需求。 通过全面、认真地定义用例，用户对系统的功能需求可以更准确地表达在用例中[5]。 从执行者的角度来看，一个用例应该是一个完整的任务，而用例的行为通常是在相对较短的时间内完成的。 参与者是与正在构建的系统交互的人、事物或系统。 用例描述系统内的一切，而参与者描述系统外的一切。 关系是事物相互关联的方法。 主要有三种关系：()、()和()。 遏制是指：一个基本用例的行为包含了另一个用例的行为； 扩展意味着：基本用例通过另一个用例的功能进行扩展； 泛化也称为继承，即一个元素是其他元素的一种。

从系统参与者对系统的使用情况来看，以平时的科研人员和科研管理人员为例，得到如下系统顶层用例图：科研人员用例图1，科研管理人员用例图2。

图 1 研究人员的用例图

科研人员（即普通班主任）只能浏览自己的项目信息高校科研管理信息系统，以及申报、修改、删除科研项目信息； 个人项目申请需提交院系科研秘书初审，可作为即将发布的数据； 个人基本信息、密码需修改。

据悉，科研人员不得修改、删除已经通过初审的项目信息。 也就是说，科研人员修改或删除专着信息时，系统必须进行初审测试，检查相关信息是否已通过科研秘书的初审。 检测头像是更改和删除相关内容时使用的用例。

图 2 科学研究经理的用例图

科研管理人员为学校科研部门工作人员。 主要对科研秘书报送的科研项目信息进行日常管理； 通过平台设定和调整项目管理评价指标； 组织专家在线评审筛选校级项目； 开展年度科技信息统计等工作。 此外高校科研管理信息系统，科研管理人员还负责在科研室网站上发布公告和通知以及上传文件。

分析完系统级的顶层用例后，可以继续对顶层用例图中的每个用例进行分析和提炼，从而得到更底层的用例图，方便深入分析了解系统要求和目标。 下面以项目申报和审批用例为例进行详细设计。 如图3所示。

图3 项目申报及审批用例图

2.3 系统静态模型

系统的静态视图主要用于对软件系统的结构进行建模，并不描述与时间相关的系统行为。 类图描述了系统中的类以及类之间的关系。 是系统中静态视图的一部分。

创建面向对象模型的基础是找到正确的类和对象。 其中，对象可以是控制和操作的实体； 类是一种支持继承的具体数据类型，是对一个或多个具有相同属性和行为的对象的描述。

定义了类之后，就可以定义类之间的关系了。 类之间最常见的关系是关联关系和泛化（即继承）关系。

通过对本系统中用例的分析，找到系统中的类，确定类的属性和主要操作，以及各个类之间的关系。 下面我们给出用户类及其通用类图，如图4所示。

图4 User类及其泛型类图

其中，科研人员、科研秘书、科研管理人员、专家、系统管理员和人员之间存在泛化（即继承）关系。

2.4 系统动态模型

建立静态模型后，为了突出系统的动态特性，需要改进系统的动态模型。 系统的动态模型可以用交互图、状态图和活动图来表示。 通过对系统中的主要用例和对象类绘制这种图形，可以分析系统的行为，确认和改变系统的静态结构。

本节利用专家进行科研项目立项评审的活动图来描述项目中涉及的一些用例的动态行为。 如图5所示。

图 5 项目评估活动图

项目立项审查是对多个项目的审查活动。 其中，项目审批指标权重的设置尤为重要。 评审过程中，系统为专家用户提供相应的表格，专家根据判断对各评价指标进行打分，系统人工估算指标权重； 一般需要进行两到三次评分才能最终得到最终的重量。

三、结论

论文从理论和应用两个方面，基于软件工程的思想，结合管理信息系统的理论，对基于UML的校级科研项目管理进行系统建模。 从方便性、适用性出发，依托山东工程大学的实际情况，从科研项目管理的实际需求出发，制定了系统的总体方案； 采用面向对象的方法，对系统的需求进行了分析，完成了系统的设计和功能实现。

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