UML建模方法及其在HIS開發(fā)中的應(yīng)用

駱鵬傲

徐州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息學(xué)院，江蘇 徐州 221004

醫(yī)院信息系統(tǒng)(hospital information system，HIS)是目前最為復(fù)雜的軟件系統(tǒng)之一，開發(fā)此系統(tǒng)時(shí)進(jìn)行可視化建模十分重要。在我們構(gòu)建軟件項(xiàng)目的開發(fā)周期中，系統(tǒng)建模是整個(gè)軟件開發(fā)中重要和關(guān)鍵的一步。

UML(unified modeling language)又稱統(tǒng)一建模語言或標(biāo)準(zhǔn)建模語言，是一種面向?qū)ο蟮慕ＵZ言，它是運(yùn)用統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)記和定義實(shí)現(xiàn)對軟件系統(tǒng)進(jìn)行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒！ML是一個(gè)支持模型化和軟件系統(tǒng)開發(fā)的圖形化語言，它為軟件開發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持。該課題的開發(fā)正是采用基于UML的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)。

1 總體設(shè)計(jì)

1．1 基于UML的系統(tǒng)分析

UML是面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計(jì)(OOA＆D)的方法，它統(tǒng)一了Booch、Rumbaugh、Jacobson的表示方法，而且對其作了進(jìn)一步的發(fā)展，其優(yōu)勢可以歸結(jié)為以下三點(diǎn)［1-2］:

①UML統(tǒng)一了Booch、OMT和OOSE等方法中的基本概念;

②UML還吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其他流派的長處，其中也包括非OO方法的影響;

③UML在演變過程中還提出了模板(Stereotypes)、職責(zé)(Responsibilities)、擴(kuò)展機(jī)制(Extensibility mechanisms)、分布式(Distribution)、并發(fā)(Concurrency)等概念。

1．1．1 建模機(jī)制 任何建模語言都以靜態(tài)建模機(jī)制［1，3-4］為基礎(chǔ)，UML 也不例外。UML 的靜態(tài)建模機(jī)制包括用例圖(Use Case diagram)、類圖(Classdia gram)、對象圖(Object diagram)、組件圖(Component diagram)和配置圖(Deployment diagram)。

系統(tǒng)建模不僅要描述靜態(tài)結(jié)構(gòu)，同時(shí)要描述系統(tǒng)的行為，也就是描述所建立的模型是否可以執(zhí)行或者執(zhí)行時(shí)的時(shí)序狀態(tài)和其交互關(guān)系。其中，主要用狀態(tài)圖(State diagram)、活動(dòng)圖(Active diagram)、順序圖(Sequence diagram)、協(xié)作圖(Collaboration diagram)四個(gè)圖形來表現(xiàn)，亦把此稱為標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的動(dòng)態(tài)建模機(jī)制［1，3-4］。

1．1．2 建模方法 UML首先通過建立一系列的用例圖，對系統(tǒng)功能進(jìn)行分析，并以活動(dòng)者與用例之間的關(guān)系表示系統(tǒng)用戶對系統(tǒng)功能的要求，從而以圖形化的方式簡潔明了地分析系統(tǒng)的要求。UML使用活動(dòng)圖對此進(jìn)行建模［5-6］。

在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，UML根據(jù)交互視圖、狀態(tài)視圖以及活動(dòng)圖內(nèi)的系統(tǒng)詳細(xì)信息，在概要設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出各個(gè)類應(yīng)具有的屬性以及方法，并進(jìn)一步確定各個(gè)類之間的關(guān)系。最后，在編碼實(shí)現(xiàn)階段，只要選擇一種面向?qū)ο蟮恼Z言，按照這種語言的要求將詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果模型實(shí)現(xiàn)。其分析過程主要模型及相互關(guān)系如圖1所示(虛線框圖表示分析結(jié)果，實(shí)線框圖表示設(shè)計(jì)過程中的結(jié)果，箭頭表示驅(qū)動(dòng)關(guān)系)。

圖1 分析過程主要模型及相互關(guān)系圖

1．2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

因?yàn)樵撓到y(tǒng)采用的是Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫［7］，而我們的模型是基于面向?qū)ο蟮?，因此要解決對象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的映射問題。正如前面所討論的，對于簡單的對象，我們可以直接把屬性映射為數(shù)據(jù)庫中的域，同時(shí)對域加入約束。例如:門診排班、劃價(jià)明細(xì)等對象，就可采用此方法一一映射為數(shù)據(jù)庫的表。如果對于存在繼承關(guān)系的復(fù)雜類，我們所采用的映射方式是將整個(gè)類層次映射為單個(gè)表。例如:存在病員類、醫(yī)保類和自費(fèi)病員類，其中醫(yī)保和自費(fèi)病員類均為繼承病員類，這時(shí)我們所采用的映射方法為把病員類、自費(fèi)、醫(yī)保類中的所有屬性映射為病員表中的域，同時(shí)增加一個(gè)費(fèi)用類別字段，以區(qū)別病員類別。

1．3 模塊設(shè)計(jì)

醫(yī)院管理信息系統(tǒng)是一個(gè)典型的7×24小時(shí)連續(xù)不間斷系統(tǒng)，系統(tǒng)一旦運(yùn)行，整個(gè)醫(yī)院的業(yè)務(wù)將依賴于該系統(tǒng)，基于管理及信息量大及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞等特殊要求，對系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的性能有較高的要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按照軟件工程學(xué)的范疇嚴(yán)格遵循以下原則:

①開放性和可擴(kuò)充性;②先進(jìn)性;③高可靠性、安全性;④可維護(hù)性。

醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)是一套綜合的信息系統(tǒng)，而且醫(yī)院的需求和各種數(shù)據(jù)在不停地變化，因此要求整個(gè)系統(tǒng)具有良好的可管理性，在界面上做到直觀清晰，并提供詳盡完善的技術(shù)手冊，方便系統(tǒng)維護(hù)。

針對醫(yī)院對HIS的系統(tǒng)要求，根據(jù)衛(wèi)生部“醫(yī)院信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范”，經(jīng)過仔細(xì)分析調(diào)研與論證，我們將HIS分為業(yè)務(wù)管理模塊和臨床信息模塊。其中，業(yè)務(wù)管理模塊包括:門診患者管理掛號劃價(jià)收費(fèi)模塊、藥庫藥房管理模塊、住院管理模塊、護(hù)士信息管理工作站模塊、財(cái)務(wù)管理與醫(yī)院經(jīng)濟(jì)核算模塊和院長辦公綜合查詢與輔助決策支持模塊;臨床信息模塊包括:醫(yī)學(xué)影像圖片信息模塊、檢查檢驗(yàn)信息模塊、電子病歷模塊和遠(yuǎn)程專家模塊。

HIS系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。

圖2 HIS系統(tǒng)功能模塊圖

2 設(shè)計(jì)步驟

2．1 用例建模

通過對醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員和相關(guān)行政人員調(diào)研，根據(jù)醫(yī)院有關(guān)門診管理的業(yè)務(wù)流程，基于UML使用面向?qū)ο蠓治龇椒▽﹂T診系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出系統(tǒng)的初步用例模型如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)分析初期用例模型

2．2 順序圖建模

用例圖很好地描述了系統(tǒng)功能或是目標(biāo)，但是卻很難描述系統(tǒng)中存在對象及其對象的交互，而UML中的順序圖則在這方面給予補(bǔ)充描述。掛號用例場景中我們已經(jīng)提到進(jìn)行門診掛號的角色是門診操作員，病員只有通過他才能與系統(tǒng)交互。操作員向邊界類(窗口)發(fā)出消息，進(jìn)行查看病員信息或是添加病員信息，然后返回門診掛號信息及病員主要信息，操作員再向邊界類發(fā)出查看坐診記錄信息，坐診記錄對象完成查詢?nèi)蝿?wù)返回，根據(jù)病員的意見進(jìn)行掛號并創(chuàng)建掛號單，同時(shí)根據(jù)設(shè)置的掛號費(fèi)用對病員進(jìn)行收費(fèi)，創(chuàng)建發(fā)票對象，發(fā)票對象向后臺數(shù)據(jù)庫發(fā)出記帳消息，后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行記帳，成功后返回成功信息，打印出發(fā)票及掛號單返回操作員，然后交給病員。掛號用例場景順序圖如圖4所示。

圖4 掛號用例場景順序圖

2．3 數(shù)據(jù)服務(wù)層實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)服務(wù)層通常是應(yīng)用程序中靜態(tài)特性最強(qiáng)的層，與邏輯業(yè)務(wù)層相比，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很少受到改變的影響，因此對此層我們考慮的較少，當(dāng)然我們也必須建立表單和設(shè)計(jì)表。但是，與數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)訪問經(jīng)常發(fā)生，此類數(shù)據(jù)通常放在數(shù)據(jù)庫中。為了實(shí)現(xiàn)的便捷，我們有時(shí)會把數(shù)據(jù)服務(wù)層進(jìn)一步的劃分，將對數(shù)據(jù)的邏輯請求從物理訪問技術(shù)中分離處理。使用良好面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)概念來構(gòu)建應(yīng)用程序可以進(jìn)一步分離這些層［8-9］。

2．4 中間層實(shí)現(xiàn)

中間層就是應(yīng)用邏輯層，這一層動(dòng)態(tài)性很強(qiáng)。在本開發(fā)中，中間層開發(fā)主要采用基于組件開發(fā)模式。組件是軟件、模塊包或子系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，它是概要設(shè)計(jì)在物理上的實(shí)現(xiàn)，組件的開發(fā)與面向?qū)ο蟮拈_發(fā)是密不可分的［10］。

在這一層中包含了前面所討論的多數(shù)實(shí)體類。開始時(shí)，每個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)將對類圖中定義的屬性作鏡像，對每個(gè)屬性將有Get和Set操作，并且所有的屬性都將聲明為私有的屬性，并為每個(gè)實(shí)體類將提供一些服務(wù)，例如請求檢索自身的信息［11］。同時(shí)，這些類還必須能夠響應(yīng)更新的請求，因此對一些表單的永久管理可以由應(yīng)用程序中的其他層完成。因此，在此層中不僅有和用戶界面層的通信，而且還有與數(shù)據(jù)庫訪問層間的通信。

2．5 用戶表示層實(shí)現(xiàn)

此層的實(shí)現(xiàn)也稱為用戶界面設(shè)計(jì)。用戶界面層的設(shè)計(jì)，一般采用的是原型法。原型作為對項(xiàng)目參與者來說是一個(gè)非常好的演示工具。用戶界面的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，需要廣泛的技能來支持。用戶界面設(shè)計(jì)需要遵循如下的設(shè)計(jì)原則［12］:①結(jié)構(gòu)原則;②簡化原則;③可見性原則;④反饋原則;⑤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)并堅(jiān)持使用;⑥合理使用顏色;⑦不要?jiǎng)?chuàng)建擁擠的用戶界面。

2．6 用戶界面層實(shí)現(xiàn)

我們將類型層次化，前面的類和接口的建模其本質(zhì)就是對業(yè)務(wù)/領(lǐng)域類和處理類進(jìn)行建模。對于該系統(tǒng)來說，用戶界面由可視化很強(qiáng)的軟件開發(fā)，因此，完全可以使用用戶界面流程圖來說明，如圖5所示。

圖5 用戶界面流程圖

2．6．1 病員信息錄入界面 在病員信息錄入界面為便于用戶錄入，日期、民族、費(fèi)別、市縣、省份等字段為有限可選，因此提供下拉按鈕進(jìn)行選擇。對于病員如果不想提供詳細(xì)信息，那么只需點(diǎn)擊基本信息按鈕則屏蔽掉。病員信息錄入界面如圖6所示。

圖6 病員信息錄入界面圖

2．6．2 掛號界面 在掛號界面中，首先選擇病員:若為自費(fèi)患者，按快捷鍵F6自動(dòng)選擇病歷卡，在卡號欄中錄入正確的病歷卡號就會自動(dòng)從病員信息庫中檢索出病員信息;若為醫(yī)?；颊邉t單擊F7，自動(dòng)讀取醫(yī)?？?，檢索出醫(yī)保患者的信息。選擇初診復(fù)診狀態(tài):選擇初診自動(dòng)加收病歷工本費(fèi)。對于科室和醫(yī)師的選擇:在科室欄中錄入科室的拼音碼或五筆碼回車，右部列表中會自動(dòng)顯示當(dāng)班科室和專家的信息，使用上下箭頭選擇。選擇完畢，會自動(dòng)根據(jù)不同的科室或?qū)＜疑上嚓P(guān)的費(fèi)用。在左側(cè)欄中顯示掛號名稱和費(fèi)別，當(dāng)點(diǎn)擊右下方掛號按鈕時(shí)，在界面下方顯示總合計(jì)。掛號界面如圖7所示。

圖7 掛號界面圖

2．6．3 劃價(jià)收費(fèi)界面 在劃價(jià)收費(fèi)界面中，若選擇的“卡類別”是病歷卡，輸入卡號，按回車鍵，如果病員存在，顯示患者姓名、費(fèi)別;若不存在則顯示錯(cuò)誤信息，對于科室和醫(yī)師，則根據(jù)下拉菜單進(jìn)行選擇。界面中部為藥品明細(xì)輸入窗口，同樣可在“類別”和“名稱”輸入欄輸入拼音碼或五筆碼快速選擇。根據(jù)藥品的名稱則自動(dòng)彈出單價(jià)，單價(jià)不可輸入和更改，當(dāng)輸入數(shù)量時(shí)，則自動(dòng)產(chǎn)生金額。劃價(jià)收費(fèi)界面如圖8所示。

圖8 劃價(jià)收費(fèi)界面

2．6．4 病員發(fā)票查詢界面實(shí)現(xiàn) 在病員發(fā)票查詢界面中，可根據(jù)用戶的需求進(jìn)行定向查詢，如根據(jù)病員ID、根據(jù)卡類別、卡號、姓名及其使用姓名五筆碼或拼音碼進(jìn)行簡單查詢，同時(shí)根據(jù)查詢結(jié)果選擇是否查看詳細(xì)信息還是進(jìn)行信息修改。

基于UML的面向?qū)ο蠼Ｊ窃撥浖_發(fā)的一個(gè)亮點(diǎn)。使用．NET平臺的可視化開發(fā)界面友好且控件豐富。醫(yī)院管理信息系統(tǒng)的成功運(yùn)行證明了統(tǒng)一建模語言可以滿足醫(yī)院系統(tǒng)的復(fù)雜要求，在開發(fā)過程中，進(jìn)一步體會到了面向?qū)ο蠹夹g(shù)復(fù)用性高、可維護(hù)性好的特點(diǎn)。但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也存在一定的問題，這就需要我們在以后的應(yīng)用中不斷改進(jìn)和提高。

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