基于企业参考模型的软件体系结构研究-陈岚.docx

《基于企业参考模型的软件体系结构研究-陈岚.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于企业参考模型的软件体系结构研究-陈岚.docx（67页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、Y 8282U 论文题目 基于企业参考模型的软件体系结构研究 作者姓名 陈 K, 指导教师 王泽兵 教授 冯雁 副教授 学科 (专业 ） 计算机软件与理论 所在学院 计算机荦院 提交 n期 2006年 2月 摘 要 在当今世界经济环境下，市场竞争日益激烈，制造企业面对巨大的竞争压力。为在激烈 的市场竞争中占有一席之地，许多制造企业通过企业信息化和流程改造等手段，以求增强企 业实力。企业建模是企业改造过程中的核心环节。然而在目前的企业建模过程中，存在着大 量的低质量重复性劳动，导致建模成本过高，模型质量低下 .模型实施困难。企业参考模型 最初正是在这种需求卜 产牛 d 与此同时，在知识经济时代，

2、 IT技术的每一次创新和发展总是带动着生产力巨大的进 步和提高，也吸引着大量的优秀人才不断投身技术革命。而软件产业在 IT产业中历来占有重 要的地位，从它 50年前的平凡起步，已经发展成为现代社会的关键一环，影响着全球人类 活动的各个领域。进入 21世纪，这种地位继续得到巩固和凸现。纵观软件产业的发展历史， 计算技术经历了 以机器为中心一以应用为中心一以企业为中心 的变化，同时，我们不难 得出这样的结论：软件开发方法的进步有助于维持软件产品质量、全寿命期、生产成本的平 衡。 同时软件开发长期以来被认为是一项富有创造性的活动。一个软件开发机构在接到一个 新的项目之后，通常遵循需求获取、分析、设计

3、、实现、集成和测试等步骤，进行项目的开 发。传统的开发方法并不强调软件复用，这样就必然导致大量的重复劳动，给软件企业造成 巨大的人力、物力和财力的浪费。对比一些成熟的工程领域，复用是这些领域的一个基本特 征，例如建筑工程、化学工程、计算机硬件工程等 =通过大量复用经过实践检验的系统体系 结构和标准化的组件，使得对于一般的设计问题都可以直接利用现成的解决方法，避免了系 统开发始终在低层次的不断重复，从而人幅度降低开发成本、提高生产效率和产品质量，实 现软件的大规模定制，所以，开展新的软件解决方案的研究，构建灵活稳健的企业信息系统 是我国进行信息化战 略成功的关键 为了实现软件系统的动态重构和大规

4、模定制，只有把业务工程与软件工程结合，开展以 体系结构为中心的组件化开发模式。本文正是基于这一目标，开展了基于参考模型的软件体 系结构研究，主要内容安排如下： 第一章是全文的总体介绍部分，对全文的两个主要研究对象：企业参考模型和软件体 系结构进行了简单的介绍，然后讨论了本文研究的意义，并阐述了本文所做的主要工作。 第二章对软件体系结构进行了研究。该章首先对软件体系结构的定义加以描述，并阐述 了体系结构的意义，简述了软件体系结构的当前研究状况。然后对软件体系结构 描述方法进 行了简单的介绍和比较，为提出基于 XML和 UML的软件体系结构描述方法做了准备。随后 又介绍了软件体系结构的风格。 第三

5、章对基于企业参考模型的软件体系结构进行了研究。该章提出 /基于参考模型的软 件体系结构；在分析参考模型的基础之上，对现有的几个参考模型系统进行了分析比较，指 出了它们存在的不足之处，然后提出了基于企业参考模型的软件体系结构的解决方案和路 线；并对参考模型和软件体系结构的元模型进行了分析，同时给出了元模型描述方法，为第 四章的基于参考模型的软件体系结构描述语言及其实现提供概念基础。 在第二和第二章论述的基础上，第四章结合基于参考模型的软件体系结构的元模型， 介紹了基于元模型的模型交换技术，建立了描述基于参考模型的软件休系结构描述语 - XUADL的 XML模式。设计了支持参考模型和软件体系结构相

6、互转换的模型转换器。提出了 基于参考模型的软件体系结构集成模型 （ RMA1平台 ） 的目标与主要功能，并给出了基于 RMA丨平台的业务系统开发模型。 本文第五章对全文的工作进行了总结，并对进一步的丄作进行了展望 关键词：信息化，企业参考模型 ，软件体系结构，大批量定制，模型驱动架构 （ MDA)， 元模型，元数据交换 （ XMI)， 元对象设施 （ MOF),转换器，组件， RMA1 ABSTRACT Today, manufacturing enterprises have to endure the tremendous press because of the keen competi

7、tion of market. In order to gain a place in the market, many enterprises try their best to enhance the general strength with several ways such as Enterprise Information, Business Process Reengineering and so on. Enterprise modeling is an important section during the reengineering. But there are many

8、 iterant and cheesy activities. These activities have brought on higher cost and lower quality for enterprise modeling. People have difficulty in using these cheesy modeJs, Then the researches on enterprise reference models are raised. At the same time, in the knowledge economy time, each innovation

9、 and the development of IT technology always cause the huge progress and the enhancement of productive forcs,it also attracts the massiv outstanding talented people to join in the technological revolution unceEisingly, Software industry always holds the important status in the IT industry, for 50 ye

10、ars sit already developed as a key link of modem society, and affecting each domain of the world. In the 21st century, this kind of status continues to obtain consolidated. Looking over the software industry development history, the computation technology has experienced the change offtake the machi

11、ne as the center - take the application as the center - take the enterprise as the center1, now we can get a such conclusion: The progress of software exploitation method is helpful to the maintenance of software product quality, the life cycle time, the production cost balance. Software development

12、 has been regarded as a creative activity. Usually, a soflweire development organization starts a new project based on following processes: Demand research, Analysis, design, implement, integration and testing. The traditional software development does not require software reuse, which has wasted a

13、lot of labor and money. Compared software field with some other mature engineering fields, reuse of resources is a basic character of such fields as architectural engineering, chemicai engineering and computer hardware engineering. By reuse of those practice proved architecture and standard componen

14、ts, development cost has been largely reduced, production efficiency has been greatly improved and product quality will be more competitive. Thus, we can apply the existing solution into common design and avoid the system development wandering atxund the low level, so that the software industry can

15、come inalso clarify the significance of the research, clue of the idea and its organization structure. Jn chapter two comes the software architecture !！ this chapter, the history of software architecture development has been shortly introduced. By comparing the software architecture with other archi

16、tecture, in this paper the unique description to software architecture has been introduced followed with the explanation on introduction of XML based uniform software architecture description language. In chapter three， software architecture based on enterprise reference mode has been displayed and

17、discussed. In this chapter, by analyzing the reference model architecture and comparing it with other existing reference model architectures, some shortcomings of the existing reference model architecture have been found, and then bring forward the solution and route. Then analyze the Meta model of

18、the reference model and software architecture and set up reference model Meta model and software architecture Meta model respectively, at the same time, introduced the Meta model description, which has set a background for software architecture integration development environment in chapter four. Ch

19、apter four is based on the above chapter two and chapter three and introduced model exchange technology on the basis of Meta model, taking consideration of the Meta model of software architecture based on reference model. In this chapter, XML schema of xuADL description to software architecture base

20、d on has been introduced, A model exchanger for reference model and software architecture has been set up in this environment.On the basis of above introduction on the software architecture based on reference model, the software architecture integration environment based on reference model (RMAl)has

21、 been submitted. Then a model for the development centered on software system based on reference model has come into being. Chapter five has come into conclusion to the whole paper and forwards the expectation to future job. Key Words: Informazation, Enterprise reference model, Software architecture

22、, Mass customization, MDA, Meta model, XMI ,MOF, Exchanger, Components RMAI 第一章绪 论 【摘要】开展新的软件解决方案的研究，是企业信息化的迫切要求。首先阐述本课题 的研究背景（第丨 .1节 )： 介绍 r课题研究的当前发展与 _研究现状（第 .2节 )； 提出了 基于参考模型的软件体系结构的的概念（第 1.3节 ）； 阐述了论文的创新点（第 1-4); 最后，并对本章进行了总结（第 1.5节 )。 在知识经济时代， IT技术的每 -次创新和发展总是带动着生产力巨大的进步和提高，也 吸引着大量的优秀人才不断投身技术革命

23、。作为 IT行业从业者，不管你是经理人还是普通 的工程技术人员，都需要敏锐的技术嗅觉、灵活的创新精神和旺盛的学习能力，以适应不断 变化发展的技术趋势。 软件产业在 IT产业中历来占有重耍的地位，从它 50年前的平凡起步，已经发展成为现 代社会的关键一环，影响着全球人类活动的各个领域。进入 2丨世纪，这种地位继续得到巩 固和凸现。纵观软件产业的发展历史，计算技术经历了 以机器为中心一以应用为中心一以 企业为中心 的变化，同 时，我们不难得出这样的结论：软件开发方法的进步有助于维持软 件产品质量、全寿命期、生产成本的平衡。 所以，开展新的软件解决方案的研究，构建灵活稳健的企业信息系统是我国进行信息

24、化 战略成功的关键。 1.1研究背景 1.1.1 Internet的发展及其对企业的影响 因特网的英文名称是 Internet,它起源于一个名叫 ARPANET的广域网，该网是 1969年 由美国国防部高级研究计划署 (ARPA)创办的一个实验性网络 最初只连接了位于不同地区 的为数不多的几台计算机，其目的是在不同类型的计算机之间通信，寻求一种连接不同局域 网和广域网的新方法，实现一个网络中的网络，即网际网。由于 ARPANET采用分布式的控 制与处理，因此，它的一个或多个站点被破坏时，其他站点间的连接不受影响，它所具有的 高可靠性使它得到了迅速发展，不断有新团体的网络加入，该网变得越来越大，

25、功能也逐 步完善起来， 1983年正式命名为 Internet,我国将其翻译为 因特网 。 在因特网的发展过程中，不断有其他国家的计算机网络加入，先是加拿大，然后是欧洲、 曰本，我国也于 1989年接入因特网。目前，因特网已经覆盖了全球大部分地区，而且不断 有新成员加入其中。 此后，因特网呈跳跃式发展壮大，所拥有的网络数、上网人数和计算机数量不断增长 = 198年上网计算机数量约为 200台，丨 989年为 8万多台， 1992年为 72万多台。现在 ， Internet 己有约 100多万个网络，超过 1亿台计算机，网卜 .用户已达约 10亿，并且毎年还以 1000 多万新用户的速度递增。

26、Internet的迅速发展对传统企业的整个产品价值链的每个环节，即从市场调斉、用户需 求分析、产品概念设计、总体设计、结构详细设计、 T-艺计划设计、生产计划、原材料和外 购件釆购、作业计划、加工、装配、质量管理、运输、销售和售后服务等，都产生深刻的影 响。可概括为以下儿点： (1) Internet迫使各个公司必须重新考虑战略模型和业务模型。与客户和供应商之间实 现电子网络化的扩展企业概念现在已成为现实。 (2) 新的销售模式改变了市场交易的方式，导致了传统的销售、信息和供应链渠道的 中介的消失例如，由于公司现在可以通过 Internet和他们的客户建立实时的密切联系，所 以他们经常在取消中

27、间商的同时既改进了服务又减少了成本。 (3) 力量的平衡正倾向客户一方，由于可以没有限制的访问 imemet提供的信息，顾 客比以前的要求更多，真正的顾客忠诚更加难以建立。 (4) 业务变化的速度正在增长到 Internet速度。规划水平、信息需求以及客户和供应 商的期望现在正反映了这个新的进展 = (5) Internet正在推动企业穿越他们传统的边界。新技术重新定义了客户和供应商之间 的关系，并且正在挑战现有的过程、功能和业务单元之间的内部边界。 (6) 知识正在成为企业关键的财富和竞争优势的源泉。客户和他们购买模式的信息被 收集使用并取得了良好的效果。人类社会正在进入知识经济时代。 为了

28、适应这些变化，要求有先进的、创新的软件解决方案的 支持。建立和演化这些解决 方案来满足这些业务需求成了企业信息化的重要目标。 1.1.2软件产业面临的挑战 软件对现代企业的正常运作起着越来越关键的作用，开发这些软件的 :IT经理人和企业家 们面临着巨大的挑战，这己是众人皆知。建立这些系统需要训练有素的稈序员们从事艰难琐 细的工作 当前高技术的紧缩并没有改变这一事实，训练有素的软件幵发者依然是昂贵的资 源。这使得对企业软件开发项目采取 人海战术 的方案代价高昂。 另外，许多软件开发的投资带来的却是令人失望的结果 有些野心勃勃的项 0以失败而 告终。其他一些项目大大超出了预算，以至于管理层最后只好

29、中止它们；这是另一种形式的 失败。有些系统在一开始看上去很成功，但是时间久了，它们就被证明是不稳定的，或者不 具有灵活的扩展性。根据最保守的估计，企业投资和实施管理软件的成功率不超过 20%。 而且，在宣称管理信息化已经成功的企业中，企业完成了软件合理投资所需的 80%的资金， 但得到的回报不到 20%。 20世纪 90年代的经济繁荣掩盖了许多频繁失败的后果。企业整体收益如此之高，以至于 投资人常常忽略计划延迟、项目超支这些问题，以及高技术新兴企业和全球 强企业所构 建的业务软件系统那令人失望的质量 . 1.2研究现状 1.2.1企业参考模型及其框架简介 企业参考模型是企业模型中的共性和精华部

30、分。不同企业的业务过程以及企业中的不同 业务过程中存在大量的相似性，充分挖掘和利用这种相似性，有助于简化企业业务过程，简 化企业管理和企业间的集成，有助于对相似的业务过程采用同 -“ 方法解决。采用企业参考模 型可以将这种业务过稈的相似内容模型化，并使之得到充分的重用。 目前，国际上己经有许多大学和科研组织正致力于企业建模参考体系结构的研究和开 发，并提出了一些较为完善的企业建模参考体系结构。其中比较著名的有 |1: (1) John Zachman 提出的 Zachman 框架； (2) 欧共体 ESPRIT计划中的 CiM-OSA (计算机集成制造开放系统体系结构， Open System

31、 Architecture for Computer Integrated Manufacturing)； (3) PERA (普杜大学企业参考体系结构 ， Purdue Enterprise Reference Architecture); (4) 德国 Saarland州立大学 A.W.Scheer教授提出的 ARIS (集成信息系统体系结构， Architecture of Integrated Information Systems)； (5) 国际信息处理联盟 （ IFIP， International Federation for information Processing) W

32、G8.1 T作组开发的 ISM (信息系统方法论 ， Information System Methodology): (6) 1BM-C1M体系结构； (7) 1DEF (集成定义方法 ， Integration Definition Method); (8) IBM银行业解决中心 （ IBM sBankingSolutionCenter)开发的 IFW (信息框架， Information FrameWork ) 0前，与各种企业参考模型体系相对应的业务框架概念尚处在实现的过程中，其中比较 有名的有 ARIS 业务框架 （ ARIS-Framework)、 SAP 业务框架 （ SAP-

33、Franiew rk)、 SIN-ComUbity 业务框架 （ SINFramework)、 IBM 的 San Franciso 业务框架等。 1.2.2软件体系结构研究现状 软件体系结构作为软件工程研究领域的一部分，已经取得了长足的发展，受到大多数软 件系统设计和研究人员的重视。但当前，体系结构仍是一个处于不断发展中的新研究领域。 许多概念还相岜模糊，要想清晰地确定和划分其研究领域还做不到。目前有关软件体系结构 的研究主要可以分为以下几类 |21: (1) 体系结构理论模型的研究 “ 体 系结构理论模型的研究。研究软件体系结构的首耍 问题是如何表示软件体系结构，立如何对软件体系结构建模。

34、根据建模的侧重点的不同，可 以将软件体系结构的模型分为五种：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型。 (2) 体系结构描述研究。 主要研究体系结构描述语言及其支持环境、体系结构描述规 范。研究问题的首要条件是要表达问题。因此，表达体系结构的符号系统与语言、表达方式 1.2研究现状 1.2.1企业参考模型及其框架简介 企业参考模 M是企、 Ik模型屮的共忭和稍平部分 不同企业的业务过程以及企业中的小 N 仆务过稈中存在大量的相似性，充分挖掘和利用这种相似性，有助丁简化企业业务过程，简 化企业管理利企业间的集成，有助丁 _对相似的业务过程采用同 “/ 法解决。來用企业参考模 型可以将这种

35、业务过程的相似内密模型化，丼使之得到充分的重用。 口前，国际上己经有许多大学和科研组织止致力丁企 I建模参考体系结构的研究和开 見并提出/ 些较为完善的企业建模参考体系结构。其中比较著名的有 (1) JohnZachnian 提出的 Zachman 框架； (2) 欧共体 HSPRIT计划中的 CIM-OSA (计算机集成制造幵放系统体系结构， Open System Architecture for Computer Integrated Manufacturing)： (3) PERA (齊杜大学企业参考体系结构， Purdue Enterprise Reference Architect

36、ure); (4) 徳 PSaarand州立大学 A.W.Scheer教授提山的 ARJS (集成信息系统体系结构， Architecture of Integrated Information Systems)； (5) 国 k信息处理联盟 （ IFIP， International Federation for information Processing) WG8.1 丄作组开发的 ISM (信息系统方法论 ， informalion System Methodology); (6) IBM-CIM体系结构； (7) IDEF (集成定义方法 ， Integration Definiti

37、on Method); (8) IBM银行业解決屮心 （ IBMs Banking So丨 ution Center)开发的IFW (信息枢架， Information FraineWork) 冃前，与各种企业参考模型体系相对柃的业务框架概念尚处 4:实现的过程中 其屮比较 有名的有 ARIS 业务框架 （ ARTS-Framewmk)、 SAP 业务框架 （ SAP- Framework)、SIN-Con丨 Utty 业务框架 （ SINFramework)、 IBM 的 San Franciso 业务椎兜等。 1.2.2软件体系结构研究现状 软件体系结构作为软件工程研究领域的 -“ 部分

38、*己经取得了长足的发展，受到大多数软 件系统设计和研究人员的重视。但当前，体系结构仍是一个处于 +断发展中的新研究领域。 许多概念还相刍模糊，要想清晰地确定和划分其研究领域迅做不到。目前有关软件体系结构 的研究主要可以分为以下几类 ( 体系结构理论模型的研究。体系结构理论模型的研究。研究软件体系结构的荇耍 问题娃如柯表示软件体系结构，立如何对软件体系结构建模 “ 根据建模的侧重点的不同 .可 以将软件体系结构的模型分为五种：结构模型、框架模型、动态模型、过程模型和功能模型 - (2)体系结构描述研究 “ 主要研究体系结构描述语言及其支持环境、体系结构描述规 范 3研究问通的首要条件是要表达问题

39、。因此，表达体系结构的符号系统与语言、表达方式 范 =研究问题的首要条件是要表达问题。因此，表达体系结构的符号系统与语言、表达方式 都是体系结构研究的重要内容。这种描述语言的 0的就是提供一种规范化的体系结构描述， 从而使得体系结构的 0动化分析成为可能。 (3) 体系结构设计研究 包括体系结构设计方法、体系结构风格、体系结构设计空间 等内容。设计 M软件工程的技术核心。在设计屮，数据结构、程序结构和过程细令通过逐步 细化被确立，从而产生可以进行质量评估的软件农示。 (4) 提供特定领域的体系结构框架 近年来为一些特定领域（如航空控制系统、移动 机器人、用户界面等 ） 的软件产品提供可重用框架

40、 H益受到关注 “ 这些开发基于如下想法： 可以提取相关系统中的共同方面，以简化该领域设用的设计与开发，低成本地把这些共同的 设计实例化来构筑新系统。 1.3课題的提出 从査阅的文献来看，人们在业务工程 （ Business Engineer, BB)和软件 T程 (Software Engineer, SE)两个领域做了很大的努力。在过去 10年里，软件开发逐渐成为 一个工程学科， 为了保证软件质量，提高软件可靠性、可复用性和可维护性，软件设计的核心已从 算法 + 数据结构 =程序 的传统计算模式转向对系统的总体结构及软件体系结构的设计和规范。模 型驱动的软件体系结构不仅确定了系统的组织结构

41、和拓扑结构，并且说明了系统需求和构成 系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理以及模型之间的转换原理。同 时，不同领域、不同企业的需求是千差万别的，为此，软件体系结构的设计必须以企业参考 模型 (reference models)为依据，企业参考模型是业务栖架、业务工程、应用程序的开发、 资源库 （ Repository)和第三方集成的理论基础丨 31。 本文将以企业参考模型这 一业务工程中的重要内容以及软件体系结构为两个主要研究 方向，尝试着如何将两者有机的结合在一起。通过企业模维来构架、简化和集成各类业务系 统，从根本上提升软件的开发、发布和维护效率 f真止实现企业信息化过程

42、中的用户参与、 快速开发、快速应用、灵活调整，人幅度提升管理系统实施和应用的成功率及投入产出比。 1.4本文研究的创新点 本文的创新点主耍是 ： _ (1) 提出了企业参考元模型，基于企业参考模型的软件体系结构的元模型，及基丁企 业参考模型的软件体系结构的实现路线和软件体系结构立体模型 (2) 用 XML语言描述了企业参考模型，并用 XML和 UML描述了软件体系结构模型， 同时提出了基于 MOF (Meta Object Facility)和 XM】（ XML Meta data Interchange)标准的 参考模型和软件体系结构的转换模型 . (3) 基于对企业参考模型和软件体系结构理论的研究，提出了支持参考模型设计和软 件体系结构设计的集成开发平台 （ RMA丨）模型构想。并提出了基于参考模療的软件体系结 构集成开发平台的业务系统开发模型。