安全生產(chǎn)領(lǐng)域軟件復(fù)用技術(shù)研究

文/魏永鋒

安全生產(chǎn)領(lǐng)域軟件復(fù)用技術(shù)研究

文/魏永鋒

為了提升企業(yè)安全保障能力和政府監(jiān)管能力，近年來各級安全監(jiān)管監(jiān)察機(jī)構(gòu)和企業(yè)相繼建設(shè)了數(shù)量眾多的安全生產(chǎn)綜合監(jiān)管、隱患監(jiān)管、危險(xiǎn)源監(jiān)控等軟件系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，基本上是基于功能分解的系統(tǒng)構(gòu)造方式，使得軟件的剛性太強(qiáng)。并且這類安全生產(chǎn)軟件在實(shí)施時(shí)要求按照企業(yè)或機(jī)構(gòu)固有的業(yè)務(wù)進(jìn)行定制，而安全生產(chǎn)領(lǐng)域一個(gè)重要特點(diǎn)是監(jiān)管的行業(yè)眾多，當(dāng)監(jiān)管的對象發(fā)生變化時(shí)，這種模式就不能夠滿足需要了，造成安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)的二次開發(fā)工作量很大，并極易造成項(xiàng)目實(shí)施的失敗。

通過對國家安全監(jiān)管總局綜合政務(wù)信息系統(tǒng)、行政執(zhí)法統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、非藥品類易制毒化學(xué)品等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分析，筆者提出一種可變性分析、可變點(diǎn)分析到可配置的柔性原型的一種適合安全生產(chǎn)領(lǐng)域的界面復(fù)用技術(shù)。通過該技術(shù)可以動(dòng)態(tài)構(gòu)建安全生產(chǎn)領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管業(yè)務(wù)流程的動(dòng)態(tài)調(diào)整，能夠靈活適應(yīng)企業(yè)及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的戰(zhàn)略思路、應(yīng)用模式和組織結(jié)構(gòu)的變化以及企業(yè)業(yè)務(wù)的可持續(xù)發(fā)展。這種基于原型的柔性技術(shù)使其開發(fā)和實(shí)施快速化，從而降低了開發(fā)和實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)和成本，為促進(jìn)安全生產(chǎn)監(jiān)管監(jiān)察信息化系統(tǒng)的研究和建設(shè)提供了一種新的思路和途徑。

一、界面可變性分析

安全生產(chǎn)領(lǐng)域信息系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是監(jiān)管對象眾多，界面格式可變性強(qiáng)，不同的業(yè)務(wù)操作的界面元素既具有相似點(diǎn)又具有不同點(diǎn)，如各類監(jiān)管對象的信息錄入界面相似度很高，但后臺(tái)數(shù)據(jù)處理部分基本一致。因此通過對安全生產(chǎn)信息化系統(tǒng)的界面可變性分析來提高整個(gè)系統(tǒng)的可重用性，可以起到事半功倍的效果。

1.分析工具選擇

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化和流行的面向?qū)ο髢煞N主要軟件工程設(shè)計(jì)方法，都只側(cè)重軟件內(nèi)部模型的需求分析和設(shè)計(jì)。涉及到軟件外部用戶界面時(shí)，除了純粹概念性的功能分析和表達(dá)外，并未提供完善的理論和表示支持。顯然，這與用戶界面在軟件中重要的主導(dǎo)地位是不相符的。造成這一現(xiàn)狀的原因，除了界面的分析設(shè)計(jì)缺乏足夠的表達(dá)方法外，界面本身的復(fù)雜性恐怕是主要問題。為了解決這個(gè)問題，已經(jīng)提出了許多界面工程設(shè)計(jì)和自動(dòng)生成的模型和方法。我們采用界面分析中支持用戶參與界面設(shè)計(jì)的FMP模型作為界面分析的模型工具,采用FODA(Feature-OrientedDomain AnalysisMethod,面向特征的領(lǐng)域分析方法）作為界面分析的方法，并采用UML作為描述工具。

2.界面模型可變性分析

為了歸納提取可復(fù)用元素，需要選擇至少兩個(gè)界面進(jìn)行分析，現(xiàn)選擇一個(gè)安全生產(chǎn)綜合政務(wù)信息系統(tǒng)中的政務(wù)信息報(bào)送和請示報(bào)告起草兩個(gè)界面進(jìn)行分析，按照FMP分析模型，兩個(gè)界面都包括數(shù)據(jù)模型、功能模型、表示模型三個(gè)模型視圖。通過可變性分析，得出界面的表示模型是界面中可復(fù)用程度最高的部分，可復(fù)用元素與數(shù)據(jù)模型的關(guān)聯(lián)度大，通過模型分析得到的元素進(jìn)行可復(fù)用界面設(shè)計(jì)，可以最大化在安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)業(yè)務(wù)功能界面的可重用性。

3.界面元素可變點(diǎn)分析

根據(jù)界面模型分析的結(jié)果，結(jié)合特征分析方法，可以對表示模型中的可配置元素進(jìn)行分析。將元素分解為具有一定語義功能的基本單位，稱這些基本單位為特征，同一個(gè)特征在各個(gè)界面元素中會(huì)存在局部性的差異，為了表示這種差異性，可以用可變點(diǎn)和變體的概念來表示特征中存在的變化（可變點(diǎn)）及這些變化的不同表現(xiàn)方式（變體），特征可以有零個(gè)、一個(gè)或者多個(gè)可變點(diǎn)，每一個(gè)可變點(diǎn)還可以附加一個(gè)或者多個(gè)變體，變體是可變點(diǎn)的一個(gè)枚舉項(xiàng)。

二、基于原型的界面設(shè)計(jì)

目前，界面設(shè)計(jì)方法主要包括兩類，一類是把生成界面代碼作為主要目的，根據(jù)設(shè)計(jì)人員對界面的定義生成出靜態(tài)的界面；另一類是界面配置技術(shù)，在系統(tǒng)運(yùn)行以前通過可視化界面配置工具對初始運(yùn)行界面進(jìn)行配置。采用配置技術(shù)可以動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)功能的裁減、重組、擴(kuò)充，提高界面的可重用性?；谝陨蠈缑婵勺冃苑治?，提出一種基于原型的安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)界面配置技術(shù)。設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)原理

基于原型的安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)思想，是將用戶界面劃分為不同的功能區(qū)域，每個(gè)功能區(qū)域由一個(gè)元素來實(shí)現(xiàn)和管理，通過界面元素可變性分析，提取元素中可變性后將元素可變特征抽取為參數(shù)，從而建設(shè)了一組可復(fù)用的原型庫。在界面設(shè)計(jì)時(shí)通過選擇組合需要的原型，并根據(jù)界面的功能模型及數(shù)據(jù)模型對原型進(jìn)行參數(shù)化，在界面運(yùn)行時(shí)自動(dòng)將原型參數(shù)化為元素后，再動(dòng)態(tài)組合成一個(gè)稱為模板的可視頁面中，從而實(shí)現(xiàn)了對原型的復(fù)用，實(shí)現(xiàn)了快速界面開發(fā)。

基于原型的界面設(shè)計(jì)方法，通過用戶界面中原型的參數(shù)配置，自動(dòng)生成用戶界面，使得界面易于修改和擴(kuò)展，極大地減少安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)開發(fā)界面過程中繁雜、重復(fù)性的工作。

三、基于原型的界面實(shí)現(xiàn)

在設(shè)計(jì)了基于原型的安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)框架基礎(chǔ)上，對原型庫、界面編輯器、動(dòng)態(tài)組裝器與編譯器進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。下圖是基于原型的安全生產(chǎn)政務(wù)信息報(bào)送界面的實(shí)現(xiàn)示例：

圖2 基于原型的界面生成實(shí)例

通過界面編輯器，在信息報(bào)送界面中使用了五個(gè)元素，根據(jù)元素的信息類別，標(biāo)題、起草人姓名、起草日期、所屬單位分別使用了原型庫中的“EIMS單行”原型，信息正文元素選擇“信息正文”原型，并通過指定原型的公文項(xiàng)屬性，將不同元素分別與數(shù)據(jù)模型中的信息字段關(guān)聯(lián)，原型實(shí)例化為元素并通過編輯器進(jìn)行動(dòng)態(tài)組裝后生成源代碼，后臺(tái)編譯器監(jiān)測到代碼的變動(dòng)，對源代碼進(jìn)行動(dòng)態(tài)編譯從而生成可執(zhí)行的界面。

四、結(jié)論

基于原型的安全生產(chǎn)軟件復(fù)用技術(shù)研究的目的，是通過柔性軟件技術(shù)來適應(yīng)安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)個(gè)性化需求，來適應(yīng)監(jiān)管業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)變化，從而增強(qiáng)安全生產(chǎn)軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率、降低開發(fā)和實(shí)施的難度及成本、減少風(fēng)險(xiǎn)。通過領(lǐng)域分析抽取安全生產(chǎn)領(lǐng)域信息系統(tǒng)的共性和個(gè)性，從而設(shè)計(jì)出具有可配置機(jī)制的界面配置工具組件，通過配置來滿足不同業(yè)務(wù)流程的個(gè)性化界面集，這樣在安全生產(chǎn)監(jiān)管的對象發(fā)生變化時(shí)，就可以使用工具進(jìn)行再配置或再組合來調(diào)整系統(tǒng)，使其適合新的業(yè)務(wù)變化。同時(shí)這種體系結(jié)構(gòu)對功能擴(kuò)展具有開放性，在原有的原型集的基礎(chǔ)上增加新的原型不影響原系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有伸縮性和良好的可維護(hù)性。目前，這項(xiàng)研究成果已經(jīng)在多個(gè)安全生產(chǎn)電子政務(wù)應(yīng)用工程中獲得了驗(yàn)證，并取得了良好的階段性成果。

(作者單位：國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局通信信息中心)

（責(zé)任編輯：古偉鋒）