ＴＧＰＭＳ總體數(shù)據(jù)規(guī)劃
ＴＧＰＭＳ總體數(shù)據(jù)規(guī)劃 技　術(shù)　報　告 三峽工程管理系統(tǒng)總體規(guī)劃組 1997年1月26日 引　　　 言 　　中國長江三峽工程開發(fā)總公司自１９９３年１０月正式組建以來，在組織三峽信息 系統(tǒng)規(guī)劃論證和急用系統(tǒng)開發(fā)方面做了大量的工作。１９９５年１０月正式簽訂合同引 進外資合作開發(fā)三峽工程管理系統(tǒng)（ＴＧＰＭＳ，加拿大方是Monenco AGRA公司，中方有哈工大、華中理工大等四高校），隨之進行了需求調(diào)查和管理模型的 研究工作。三峽總公司信息中心通過調(diào)研認識到，為履行合同采用信息工程方法開發(fā)Ｔ ＧＰＭＳ，必須首先搞好總體數(shù)據(jù)規(guī)劃工作，為此，特邀請大連海事大學(xué)信息工程研究 所高復(fù)先教授任技術(shù)總顧問，于１９９６年１２月１５日至１９日組織了"信息工程方法 論-- 信息資源管理及信息組織技術(shù)研討會"（高復(fù)先主講），為進行開發(fā)ＴＧＰＭＳ的總體數(shù) 據(jù)規(guī)劃作好了認識準(zhǔn)備。 　?。保梗梗纺辏痹拢保慈罩粒常比占羞M行的ＴＧＰＭＳ總體數(shù)據(jù)規(guī)劃第一階段（總 體調(diào)研）工作，是按照信息工程方法進行正規(guī)的總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的基礎(chǔ)工作，通過調(diào)研分 析準(zhǔn)確把握用戶的需求-- 功能需求和信息需求。在此后進行的總體數(shù)據(jù)規(guī)劃第二階段（系統(tǒng)建模）工作，則是在 功能需求和信息需求分析的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的三項關(guān)鍵性成果-- 系統(tǒng)功能模型、系統(tǒng)據(jù)模型和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型。 　　本報告闡明我們采用信息工程方法進行ＴＧＰＭＳ總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的工作目標(biāo)、成果 表述和組織方法的理論根據(jù)、實踐經(jīng)驗和具體步驟。 　一、系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)和總體數(shù)據(jù)規(guī)劃 　　三峽工程管理系統(tǒng)ＴＧＰＭＳ是新一代的集成化、網(wǎng)絡(luò)化的大型信息系統(tǒng)，其信息 中心和信息網(wǎng)絡(luò)將全面支持三峽工程的科學(xué)管理工作-- 從計劃合同、技術(shù)設(shè)計、物資設(shè)備供應(yīng)，到工程項目管理和監(jiān)理工作的進度控制、質(zhì)量 控制、造價控制，使業(yè)主、設(shè)計、施工和監(jiān)理四方的工程管理信息能及時采集匯總，快 速處理流通，成為整體工程管理的大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 　　這樣的信息系統(tǒng)必須建立在穩(wěn)定的、高檔次的數(shù)據(jù)環(huán)境之上，即體現(xiàn)集成化信息系 統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)-- 數(shù)據(jù)集成的實質(zhì)，而不是一些分散應(yīng)用通過多種接口相互聯(lián)接的結(jié)果。國內(nèi)外大量的系 統(tǒng)集成化開發(fā)經(jīng)驗教訓(xùn)一再說明，許多理論研究也充分闡明，企圖通過接口將一些"信息 孤島"連成"信息大陸"是沒有出路的[1-2]。 　　加拿大Monenco AGRA公司提出的ＭＡＩ/ＭＰＭＳ是積累多年的成功的工程管理系統(tǒng)，體現(xiàn)了先進的信息 技術(shù)，但因國情、管理體制和方法等方面的不同，不能簡單搬用。積極的引進先進技術(shù) 的態(tài)度在這里的體現(xiàn)，應(yīng)該是將ＭＰＭＳ的有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，借鑒過來用于ＴＧＰＭＳ數(shù) 據(jù)庫的基本表（Base Table）設(shè)計；ＭＰＭＳ的有用程序模塊，應(yīng)加以選取、修改或重作，使其成為ＴＧＰＭ Ｓ的類庫（Class Library）部件。已經(jīng)開發(fā)和使用的"急用系統(tǒng)"（如總經(jīng)理查詢、財務(wù)結(jié)算和物資管理等 ），是一些獨立的、缺乏信息共享能力的應(yīng)用，它們不是通過接口與新系統(tǒng)互通信息， 而是在完成其歷史使命之后由重新開發(fā)的ＴＧＰＭＳ的有關(guān)功能所取代。 　　在我們面臨開發(fā)集成化、網(wǎng)絡(luò)化的大型信息系統(tǒng)ＴＧＰＭＳ的宏大而艱巨任務(wù)時， 采取正確的技術(shù)路線，處理好技術(shù)引進、現(xiàn)有應(yīng)用和系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)的關(guān)系是極為重要的 。多年來國內(nèi)花巨資引進國外應(yīng)用軟件系統(tǒng)的失敗教訓(xùn)是深刻的，我們一定要避免將國 外的應(yīng)用軟件系統(tǒng)簡單引進，或者在沒有搞好自己的總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的情況下，就搞移植 或轉(zhuǎn)換的厄運。 　　我們按照信息工程方法進行正規(guī)的總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的目的，就是要通過業(yè)務(wù)人員與系 統(tǒng)分析人員的密切合作，調(diào)研分析、準(zhǔn)確把握用戶的功能需求和信息需求，在此基礎(chǔ)上 產(chǎn)生系統(tǒng)功能的正確定義和模塊劃分（即系統(tǒng)功能模型），系統(tǒng)數(shù)據(jù)的組織方法和規(guī)范 結(jié)構(gòu)（即數(shù)據(jù)模型），搞清楚所有功能與數(shù)據(jù)的存取關(guān)系（即系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型），以 便進行有計劃、有步驟的ＴＧＰＭＳ的集成化開發(fā)建設(shè)。 二、總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的理論依據(jù)與工作要則 　　信息工程方法論（ＩＥＭ）是８０年代初由美國學(xué)者詹姆斯.馬丁（James Martin）等人創(chuàng)立的，高教授于８０年代中期開始引進并結(jié)合國情進行研究和推廣應(yīng)用 。這是一種以數(shù)據(jù)為中心、強調(diào)總體數(shù)據(jù)規(guī)劃作用、在穩(wěn)定高檔次的數(shù)據(jù)環(huán)境之上建立 新一代的信息系統(tǒng)（ＩＳ）的有效的方法論[1、3]。 　　信息工程的基本原理是：數(shù)據(jù)位于現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理的中心；數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，處理是多 變的；最終用戶必須真正參加開發(fā)工作，特別是中高層業(yè)務(wù)人員要參加ＩＳ的高層構(gòu)思 和總體規(guī)劃工作?？傮w規(guī)劃的核心與基礎(chǔ)是總體數(shù)據(jù)規(guī)劃，其主要目的是改變企業(yè)低檔 次的數(shù)據(jù)環(huán)境--數(shù)據(jù)文件（Data-Files）環(huán)境和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫（Application Data Bases）環(huán)境，通過改造或重構(gòu)建立高檔次的數(shù)據(jù)環(huán)境--主題數(shù)據(jù)庫（Subject Data Bases）環(huán)境和具有信息綜合深加工意義的信息檢索系統(tǒng)（Information Retrieval Systems），這是企業(yè)信息化建設(shè)成功的重要標(biāo)志?？傮w數(shù)據(jù)規(guī)劃的組織實施是需要花氣 力的，文獻[1]給出了一個中型企業(yè)進行正規(guī)的總體數(shù)據(jù)規(guī)劃需要２５周、１６個步驟的 工作計劃進度表。信息工程轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的以處理為中心的ＩＳ開發(fā)思路，確立了以數(shù)據(jù) 為中心的新思維，只有搞好總體數(shù)據(jù)規(guī)劃才能導(dǎo)出計算機系統(tǒng)規(guī)劃、通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和應(yīng) 用系統(tǒng)開發(fā)計劃。應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)是在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型的控制下，以系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的實 現(xiàn)為基礎(chǔ)，有計劃、有步驟地按系統(tǒng)功能模型建立應(yīng)用，從而形成集成化的信息系統(tǒng)。 信息工程從總體數(shù)據(jù)規(guī)劃到應(yīng)用開發(fā)，都是在集成化的計算機輔助軟件工程（Ｉ- ＣＡＳＥ）工具的支持下進行的。 　　穩(wěn)定的高檔次的數(shù)據(jù)環(huán)境建設(shè)，是與信息資源管理的規(guī)范化進程同步的。信息資源 管理（ＩＲＭ）是對信息資源開發(fā)利用的全局管理，是將信息技術(shù)與管理科學(xué)結(jié)合起來 ，把信息當(dāng)做一種重要資源來進行優(yōu)化配置和使用。在集成化信息系統(tǒng)化建設(shè)中，企業(yè) 內(nèi)部的應(yīng)用集成主要體現(xiàn)在各業(yè)務(wù)域共享信息的聯(lián)機存取上，因此需要企業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的信 息標(biāo)準(zhǔn)；而企業(yè)與外單位的信息交換，特別是遠程異地的信息交換，就需要業(yè)務(wù)伙伴之 間達成共識的統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)。因此，在總體數(shù)據(jù)規(guī)劃中建立并執(zhí)行信息資源管理基礎(chǔ) 標(biāo)準(zhǔn)是非常重要的。我們在文獻[2]的基礎(chǔ)上，于９２年提出的五項信息資源管理基礎(chǔ)標(biāo) 準(zhǔn)是完全可以用于ＴＧＰＭＳ建設(shè)上的，這就是：數(shù)據(jù)元素標(biāo)準(zhǔn)、信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)、 用戶視圖標(biāo)準(zhǔn)、概念數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)和邏輯數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)（詳見[4]）。 　?。梗澳甏男畔⒐こ虒⒚嫦?qū)ο蟮乃枷牒头椒ㄈ軈R進來，形成了"面向?qū)ο蟮男畔⒐?程（ＯＯＩＥ?quot;。這種新一代的方法論，實質(zhì)上是在數(shù)據(jù)集成的基礎(chǔ)上，綜合多種 信息技術(shù)方法（包括結(jié)構(gòu)化方法、原型方法、ＲＡＤ方法和基于Repository的方法等） ，開發(fā)集成化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化的ＩＳ的方法論。ＯＯＩＥ將全企業(yè)范圍的ＩＳ建設(shè)工 作劃分為四個階段： 　?、? 企業(yè)規(guī)劃。高層管理人員直接參與，采用全局的觀點識別企業(yè)目標(biāo)和關(guān)鍵成功因素，研 究關(guān)鍵信息流，劃分業(yè)務(wù)域，構(gòu)思全企業(yè)范圍的ＩＳ集成框架。 　　Ⅱ. 業(yè)務(wù)域分析。業(yè)務(wù)代表和系統(tǒng)分析員組成的聯(lián)合需求規(guī)劃（ＪＲＰ）小組，對每一業(yè)務(wù) 域進行較詳細的分析，建立業(yè)務(wù)域的對象和事件的詳細模型。 　?、? 系統(tǒng)設(shè)計。針對具體的應(yīng)用，由聯(lián)合應(yīng)用設(shè)計（ＪＡＤ）小組采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，設(shè)計 出系統(tǒng)的類（Classes）和方法（Methods），用責(zé)任驅(qū)動設(shè)計（Responsibility- Driven Design）來詳細分析類的行為。同時開發(fā)快速原型和演示系統(tǒng)，以便及時獲得用戶的返 饋信息。 Ⅳ. 建造。盡量使用編碼生成器（Code Generator）和可重用的類庫，以提高系統(tǒng)建造的速度和質(zhì)量。 　?。希希桑爬^承了傳統(tǒng)的信息工程的原理和方法，首先建立包括數(shù)據(jù)模型的計算機化 業(yè)務(wù)的框架，再利用起到中心支持作用的類庫（Class Libraries）和快速應(yīng)用開發(fā)（ＲＡＤ）方法。由于強調(diào)識別全企業(yè)范圍的共用的對象類 型，因而使系統(tǒng)開發(fā)工作和維護量達到最小。采用這種信息工程的方法，首先做好高層 規(guī)劃和建模，然后再分別建立能連接到規(guī)劃和模型上的應(yīng)用系統(tǒng)[5]。 根據(jù)上述理論和實踐體驗，結(jié)合三峽信息化建設(shè)的實際情況，我們提出了本次總體數(shù)據(jù) 規(guī)劃工作的幾項要則： 　　１、組成業(yè)務(wù)代表與系統(tǒng)分析員相結(jié)合的聯(lián)合規(guī)劃組，強調(diào)兩類人員密切合作，互 相學(xué)習(xí)，通過調(diào)查和討論進行需求分析。 　?。病⒕C合利用信息工程的理論和實踐經(jīng)驗，采用業(yè)務(wù)代表與系統(tǒng)分析員都能掌握的 科學(xué)、簡單和實用的分析、建模方法和文檔規(guī)范。 　?。场σ延械恼{(diào)研資料進行去偽存真、刪繁就簡的分析，提取合理部分重新規(guī)范表 述，根據(jù)實際情況做補充調(diào)查。 　　４、借鑒ＭＡＩ的有關(guān)資料，結(jié)合國情和三峽工程管理的實際吸收有關(guān)部分，參照 用于需求分析與系統(tǒng)建模。 　?。怠⒉扇嵱玫模? ＣＡＳＥ工具，以規(guī)劃設(shè)計元庫（Repository）為中心機理，形成規(guī)范化的機內(nèi)文檔， 系統(tǒng)地支持需求分析、系統(tǒng)建模和應(yīng)用設(shè)計，使本次規(guī)劃工作順利與后續(xù)開發(fā)相銜接。 三、總體數(shù)據(jù)規(guī)劃的技術(shù)成果與工作組織 　　綜合傳統(tǒng)的信息工程（ＩＥ）和面向?qū)ο蟮男畔⒐こ蹋ǎ希希桑牛┓椒ㄕ?，結(jié)合我 們的研究和已有經(jīng)驗，認為ＴＧＰＭＳ的開發(fā)建設(shè)應(yīng)采取一套“自頂向下規(guī)劃設(shè)計與自底 向上實現(xiàn)相結(jié)合”的方法，總體說來包括三個過程：總體規(guī)劃過程、系統(tǒng)設(shè)計過程和系統(tǒng) 建造過程。 　?、? 總體規(guī)劃過程。進行全三峽工程管理的信息總體規(guī)劃，即總體數(shù)據(jù)規(guī)劃，以數(shù)據(jù)模型和 功能模型的建立為主要成果。首要的工作是由中高層領(lǐng)導(dǎo)參與抽象、識別和定義"職能域 "，這是系統(tǒng)的最初構(gòu)思。分小組進行職能域分析，分解、綜合、定義"業(yè)務(wù)過程"，這是 子系統(tǒng)或功能模塊的最初構(gòu)思。經(jīng)過進一步分析，就可以識別定義主要的"存取關(guān)系"， 而形成系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，這就是建模過程。 　?、? 系統(tǒng)設(shè)計過程。這是針對總體數(shù)據(jù)規(guī)劃已定義的應(yīng)用系統(tǒng)，在系統(tǒng)邏輯數(shù)據(jù)模型和功能 模型之上進行的基本上是ＯＯＩＥ的第三階段的工作。但是，我們還強調(diào)面向?qū)ο蠓椒?與結(jié)構(gòu)化方法的結(jié)合，稱之為"新結(jié)構(gòu)化方法"-- 在復(fù)查確認系統(tǒng)目標(biāo)之后進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、存取設(shè)計、屏幕界面 規(guī)格和處理程序規(guī)格設(shè)計等。 　?、? 系統(tǒng)建造過程。基本上是ＯＯＩＥ的第四階段的工作，采用各種編碼生成器，也可以采 用結(jié)構(gòu)化方法進行系統(tǒng)建造。 　　為便于工作組織，我們將總體數(shù)據(jù)規(guī)劃過程又劃分為兩個階段-- 第一階段進行總體調(diào)研，第二階段進行系統(tǒng)建模。 　　第一階段（總體調(diào)研）工作基本上有三項： 　　·業(yè)務(wù)需求調(diào)研； 　　·數(shù)據(jù)需求調(diào)研； 　　·將兩者結(jié)合起來的數(shù)據(jù)流程草圖的繪制。 　　產(chǎn)生五項基本成果： 　　·職能模型； 　　·業(yè)務(wù)過程模型； 　　·用戶視圖定義； 　　·一級數(shù)據(jù)流程圖和二級數(shù)據(jù)流程圖； 　　·數(shù)據(jù)流分析報告。 　　第二階段（系統(tǒng)建模）有三項關(guān)鍵性工作，產(chǎn)生相應(yīng)的三項關(guān)鍵性成果： 　　·系統(tǒng)功能模型； 　　·系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型； 　　·系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型。 　　《總體數(shù)據(jù)規(guī)劃培訓(xùn)教材與ＤＰＡＴ使用說明》[4]完整介紹了本次總體數(shù)據(jù)規(guī)劃全部 成果的規(guī)范表示方法，這里結(jié)合工作組織作些必要的說明。 　　 　　１、關(guān)于用戶視圖分析 　　傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫規(guī)劃設(shè)計所采用的數(shù)據(jù)分析方法是基于"實體－關(guān)系"（Ｅ- Ｒ）分析的，這套方法不易被用戶分析員所接受。為此，８０年代初James Martin作了一些簡化，提出了"簡化的Ｅ-Ｒ分析法"，用"結(jié)構(gòu)化的Ｅ- Ｒ圖"來表示數(shù)據(jù)模型[1]。不久，Willian Durell又作了進一步的簡化， 　　他明確提出"用戶視圖與外部數(shù)據(jù)流是同義詞"的論斷，主張數(shù)據(jù)分析從用戶視圖分 析和規(guī)范化入手[2]。用戶視圖即最終用戶所熟悉的單證、報表、帳冊和用戶屏幕格式等 ，它反應(yīng)了最終用戶對數(shù)據(jù)實體的看法，是信息需求調(diào)研的主要對象。我們進行了用戶 視圖的分類編碼、構(gòu)成表述、適度規(guī)范化（存儲類視圖規(guī)范到１- ＮＦ）和視圖集分組導(dǎo)出主題數(shù)據(jù)庫的研究，制定了統(tǒng)一的文檔標(biāo)準(zhǔn)，多年來的實踐證 明是科學(xué)而簡單的，對信息化建設(shè)是有效的[4、6]。 　　２、關(guān)于數(shù)據(jù)流分析 　　早期James Martin所作的"數(shù)據(jù)分布分析"（詳見[1]第九章）的基本思想仍然是正確有用的，但對今 天的計算機Ｃ／Ｓ體系結(jié)構(gòu)和通信網(wǎng)絡(luò)來說，實施起來難度較大，不易得出數(shù)據(jù)流的量 化分析結(jié)果。我們采用簡化的一級數(shù)據(jù)流程圖（１- ＤＦＤ），并強調(diào)各職能域輸出數(shù)據(jù)流的識別和定義，結(jié)合用戶視圖的生存期和記錄數(shù) 的登記，可以容易地得出系統(tǒng)內(nèi)各職能域之間以及系統(tǒng)內(nèi)外的數(shù)據(jù)流的量化分...
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