一种面向领域本体复用的信息系统及开发方法

本发明涉及系统开发领域，具体地说涉及一种面向领域本体复用的信息系统及开发方法。

背景技术：

在领域信息系统开发过程中，如何更好地提高领域业务模型的复用性是开发人员普遍关注的问题。领域业务模型是对领域系统内具体业务知识的抽象描述，良好的领域业务模型可以有效支持领域信息系统的开发。本体是指一种“形式化的，对于共享概念体系的明确而又详细的说明”，它可以提供一种共享词表，确定特定领域的概念及相关关系。基于本体的领域业务模型是以业务领域本体作为元模型，给领域内各方面的人员提供共同理解和共享的领域模型。

信息系统开发过程是将用户的需求转化为软件系统的一系列活动的总称，它可以实现将相应的业务体系中的功能需求转换为信息系统的功能操作。软件复用是将事先建立好的软件元素用于构造新的软件系统的过程。软件复用的出发点是应用系统的开发不再采用一切从头开始的模式，而是以已有的工作为基础，充分利用过去应用系统开发中积累的知识和经营，从而提高软件开发的效率和质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种提高领域业务模型的复用性的面向领域本体复用的信息系统及开发方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种面向领域本体复用的信息系统，包括：

业务建模层，用于建立和维护业务模型，所述业务模型包括功能模型、组织模型、信息模型、资源模型、控制模型、过程模型及活动模型；

构件层，基于所述业务模型建立、维护、组装构件，所述构件包括业务构件和公共构件；

基础架构平台，用于为所述构件提供互操作机制，通过建立体系结构和规范来保证信息系统的互操作性、可迁移性和可重用性，实现信息系统的信息共享和应用集成；

软件支撑平台层，包括操作系统、数据库管理系统及网络系统，用于为所述业务建模层、构件层及基础架构平台提供基础平台与支撑环境。

进一步的，所述业务构件包括业务用例构件和业务对象构件；

所述业务用例构件用于表示领域本身的业务活动，包括计划构件、组织构件、协调构件、控制构件及决策构件；

所述业务对象构件用于表示业务过程要运用的业务概念，包括人员构件、信息构件、物资构件、命令构件、指示构件；

所述公共构件包括信息收发构件、查询统计构件、数据维护构件、态势显示构件。

进一步的，所述构件层包括业务构件系统，所述业务构件系统的关联规则为：上层业务构件可依赖任何下层业务构件，但不能依赖同层或上层业务构件。

进一步的，所述业务构件包括用户接口层、工作空间层、组织层和资源层，其中：

所述用户接口层用于与用户交互；

所述工作空间层，用于协调多个并行用户的活动，维护单个活动内部的一致性；

所述组织层用于管理共享资源的一致性，执行系统规则并传递系统数据至工作空间层；

所述资源层用于提供系统共享资源的存取服务。

进一步的，所述软件基础架构层将进程、软件、标准和硬件联合起来，可以在两个或多个信息系统之间实现无缝集成。

一种面向领域本体复用的信息系统的开发方法，包括：

构建领域业务模型，以业务领域本体作为元模型，为领域内人员提供领域业务模型，包括业务领域需求分析和领域业务模型开发；

信息系统开发，基于领域业务模型开发如权利要求1至5任意一项所述的面向领域本体复用的信息系统。

进一步的，所述业务领域需求分析用于获取领域内的需求并对需求进行分类，反映领域中用户对系统的功能需求。

进一步的，所述领域业务模型开发包括业务功能分析、业务流程分析、业务对象分析、对象行为分析和对象活动分析，其中：

所述业务功能分析用于通过对每个功能活动的输入、输出、控制、约束进行描述生成业务功能模型；

所述业务流程分析用于描述业务框架和业务过程并生成业务过程模型；

所述业务对象分析用于明确参与业务过程或活动的对象并生成业务对象模型；

所述对象行为分析用于分析业务过程或活动中对象状态的变化，并以uml中的状态图描述对象状态的变化，生成对象状态模型；

所述对象活动分析用于分析业务过程或活动中多个对象之间的协作关系，并以uml中的交互图描述对象的协作关系，生成对象活动模型。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用业务构建开发，以“自上而下”驱动的“自下而上”的方式进行，开发各阶段，具有高度的并发性，能够适应变化的需求，减少b-t隔阂，促进了软件生产工业化。本发明基于业务领域建模理论，抽象和描述了业务所涉及的各类要素及其关系，本发明的业务软件平台中封装了信息系统的实现部分，并且采用构件化的业务构件开发方式，所以最困难的实现部分和大量重复的业务逻辑已经无需编程，信息系统开发人员要做的主要工作是开发特定的业务逻辑，即在业务领域模型的基础上建立专用的领域业务模型。本发明将业务模型和信息系统实现技术分离开来，从根本上提升了信息系统的技术无关性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的领域业务模型与业务领域本体的关系图；

图2是本发明的领域业务模型开发过程图；

图3是本发明的基于业务软件平台的信息系统开发模式图；

图4是本发明的操作系统、基础架构平台和业务软件平台的关系图；

图5是本发明的信息系统平台体系结构图；

图6是本发明的业务构件分类图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明的信息系统包括业务建模层、构件层、基础架构平台及软件支撑平台层，如图5所示，业务建模层，用于建立和维护业务模型，所述业务模型包括功能模型、组织模型、信息模型、资源模型、控制模型、过程模型及活动模型；构件层，基于所述业务模型建立、维护、组装构件，所述构件包括业务构件和公共构件；基础架构平台，用于为所述构件提供互操作机制，通过建立体系结构和规范来保证信息系统的互操作性、可迁移性和可重用性，实现信息系统的信息共享和应用集成；软件支撑平台层，包括操作系统、数据库管理系统及网络系统，用于为所述业务建模层、构件层及基础架构平台提供基础平台与支撑环境。

在本发明的一个实施例中，所述业务构件包括业务用例构件和业务对象构件；所述业务用例构件用于表示领域本身的业务活动，包括计划构件、组织构件、协调构件、控制构件及决策构件；所述业务对象构件用于表示业务过程要运用的业务概念，包括人员构件、信息构件、物资构件、命令构件、指示构件；所述公共构件包括信息收发构件、查询统计构件、数据维护构件、态势显示构件。所述构件层包括业务构件系统，所述业务构件系统的关联规则为：上层业务构件可依赖任何下层业务构件，但不能依赖同层或上层业务构件。

在本发明的一个实施例中，所述业务构件包括用户接口层、工作空间层、组织层和资源层，其中：所述用户接口层用于与用户交互；所述工作空间层，用于协调多个并行用户的活动，维护单个活动内部的一致性；所述组织层用于管理共享资源的一致性，执行系统规则并传递系统数据至工作空间层；所述资源层用于提供系统共享资源的存取服务。所述软件基础架构层将进程、软件、标准和硬件联合起来，可以在两个或多个信息系统之间实现无缝集成。

本发明的一种面向领域本体复用的信息系统的开发方法包括：构建领域业务模型，以业务领域本体作为元模型，为领域内人员提供领域业务模型，包括业务领域需求分析和领域业务模型开发；信息系统开发，基于领域业务模型开发上述面向领域本体复用的信息系统。所述业务领域需求分析用于获取领域内的需求并对需求进行分类，反映领域中用户对系统的功能需求。

在本发明的一个实施例中，所述领域业务模型开发包括业务功能分析、业务流程分析、业务对象分析、对象行为分析和对象活动分析，如图2所示，所述业务功能分析用于通过对每个功能活动的输入、输出、控制、约束进行描述生成业务功能模型；所述业务流程分析用于描述业务框架和业务过程并生成业务过程模型；所述业务对象分析用于明确参与业务过程或活动的对象并生成业务对象模型；所述对象行为分析用于分析业务过程或活动中对象状态的变化，并以uml中的状态图描述对象状态的变化，生成对象状态模型；所述对象活动分析用于分析业务过程或活动中多个对象之间的协作关系，并以uml中的交互图描述对象的协作关系，生成对象活动模型。

本发明采用面向对象的建模语言uml来表示领域需求分析的结果，更好地将领域需求分析与系统开发结合起来提供模型复用性。

在本发明的一个实施例中，领域需求分析是对业务领域内的需求进行获取、分类的过程，是领域内一系列相似或相关系统需求的并集，表示领域中用户对各系统功能要求的总和，集中反映域中用户对系统的功能需求。领域需求分析不仅描述领域的的需求，并且从复用的观点出发，立足于需求的可复用性。

本发明以业务领域本体作为需求获取的元模型，以之规范整个领域需求获取过程，并通过对领域模型的重用，完成目标系统的模型构造。如图1所示。

在本发明的一个实施例中，基于本体的领域业务模型开发过程如图2所示。领域业务模型开发过程是在领域专家、用户、系统开发人员的共同参与下，在参考已有系统需求模型和需求文档的条件下进行的，业务本体作为领域模型的输入，用于统一业务知识的组织和表达，解决领域知识共享的问题，有效的消除领域专家、用户、系统开发人员之间的沟通障碍。具体步骤包括5个阶段：业务功能分析、业务流程分析、业务对象分析、对象行为分析和独享活动分析，最后输出领域业务模型。各个阶段的具体内容如下：

业务功能分析阶段的目的是弄清楚业务系统的业务目标是通过哪些具体的功能活动来实现的，从而确定业务功能的逻辑结构和相互关系。在需求分析过程中，业务功能分析在领域业务功能模型的基础上，通过对每个功能活动的输入、输出、控制、约束等进行详细描述形成业务系统的功能需求，生成业务功能模型。

业务流程分析阶段的目标是从概念上描述业务系统的业务框架和过程。系统的业务流程是由若干个业务过程组成的。以业务本体提供的领域知识为支撑，以领域业务过程模型为基础，与业务人员、系统开发人员等进行全面反复的讨论研究，以获得对业务流程的全面、准确的分析结果，生成业务过程模型。

业务对象分析阶段的目标是搞清参与业务过程或活动的实体。业务对象分析在系统业务流程分析的基础上，对业务过程模型中的每个活动进行详细的分析，以确定活动参与的对象、及对象之间的关系，生成业务对象模型。

对象行为分析的目的是分析业务流程分析过程中对象状态的变化，并以uml中的状态图来描述对象状态的变化，生成对象状态模型。

对象活动分析的目的是分析业务流程分析过程中多个对象之间的协作关系，并以uml中的交互图来描述对象的协作关系，生成对象活动模型。

本发明的软件体系为“操作系统+基础架构平台+业务软件平台+应用软件”。面向复用的信息系统开发模式如图3所示，本发明基于业务软件平台进行信息系统开发，以业务软件平台统一信息系统的基本运行支撑环境，以业务建模工具作为信息系统的开发维护工具。整个开发过程以业务建模理论与技术为支撑，以业务领域模型为基础，采用面向对象技术构建模型，创建应用系统的业务对象，构建出特定组织内的功能模型、组织模型、信息模型、资源模型、过程模型和控制模型，通过模型驱动，构造出应用系统框架，并通过业务运行引擎来定义业务规则，驱动业务过程的运作。将信息系统的需求进行形式化描述，利用可重用的应用程序生成器自动或半自动的生成所需的信息系统。

面向复用的信息系统开发模式具有以下特点：

基于业务领域建模理论，业务领域模型抽象和描述了业务所涉及的各类要素及其关系，使用业务领域模型作为信息系统的基本依据和基础，更好地保证了信息系统设计的合理性。

开发方式主要以建立模型为主，这里所说的模型是业务模型，而不是为编程和技术服务的程序结构模型。由于在业务软件平台中封装了信息系统的实现部分，并且由于采用构件化的业务构件开发方式，所以最困难的实现部分和大量重复的业务逻辑已经无需编程，信息系统开发人员要做的主要工作是开发特定的业务逻辑，即在业务领域模型的基础上建立专用的领域业务模型。

模型驱动自动化，当开发人员完成业务建模的工作以后，业务人员就可以在业务软件平台上运行业务模型，处理领域业务，以业务建模作为基本手段架构、开发和维护领域信息系统，从而显著提升信息系统开发和维护的效率。

技术无关性，将业务模型和信息系统实现技术分离开来，从根本上提升了信息系统的技术无关性。业务软件平台使用户更多地关注过程、组织和业务逻辑，而不必关注业务在技术上是如何实现的，大大加快信息系统部署和实施的速度，缩短信息系统的开发周期。

把应用内容与运行部分分离，与应用相关的内容全部被存储在服务端的数据库里，而运行部分则独立于应用，可以用多种不同的方式跨越各种不同的软件系统。这样把底层的实现技术从应用系统的构建和维护过程中剥离出去，系统开发人员不用再花时间和精力去了解、掌握和解决底层的技术实现问题。

基于快速动态建模的可配置性，动态的业务建模提供了业务运行的框架结构，以保证信息系统能够紧密匹配业务过程和业务模型，这有助于减少系统的复杂性，增加信息柔性，方便信息系统的仿真、分析，进而获得优化的信息系统。

本发明的业务基础软件平台用于进一步降低在基础架构平台开发复杂应用系统的难度，实现以业务导向和驱动，可快速构建应用软件的软件平台。如图4所示，操作系统平台解决了信息系统与硬件之间的交互与管理问题，基础架构平台解决了信息系统与操作系统平台之间的交互与管理问题，业务基础软件平台用于解决软件的业务描述与操作系统平台、基础架构平台之间的交互与管理问题，它是以业务导向和驱动的软件架构体系。

本发明的业务基础软件平台是信息系统建设的架构工具和运行平台，提供能够完成指挥控制、信息集成、业务流程管理、信息发布和协作交流等全方位的解决方案和应用系统的基础框架，是一种以领域业务为背景的业务基础软件平台。业务基础软件平台将各种软件中通用的业务部分，例如计划、组织、协调、控制、决策等抽取出来，作为平台提供的服务，当新的软件开发时，就避免了对这些功能模块的重新设计和研发。

本发明的基于业务领域模型的信息系统平台的体系结构图如图5所示，体系结构包括四层：业务建模层、构件层、软件基础架构层、软件支撑平台层。

(1)业务建模层

面向对象的业务建模是构建信息系统的基础。模型化的业务软件平台就是以业务建模为根本，通过建立和维护一体化的业务模型来保障业务模型长期的应用拓展和平滑过渡。业务建模工具是业务软件平台的开发与管理体系，采用业务导向，基于业务领域模型构建，通过预置业务领域模型库作为构建业务模型的参考模型，从而省去基础性的模型研发工作，提高模型的开发效率。

(2)构件层

构件管理层包括构件管理功能、构件建立功能和构件组装功能，是建立、维护、组装业务构件或其他公共构件的层次。构件可分为业务用例构件、业务对象构件和公共构件，其中业务用例构件代表领域本身的业务活动，对应于公共业务过程的系统级或子系统级的业务构件(如计划、组织、协调、控制、决策等)；业务对象构件表达了业务过程要运用的业务概念，对应于业务对象的构件(如人员、信息、物资、计划、指示等)；公共构件对应于通用的信息系统开发构件(如信息收发、查询统计、数据维护、战场态势显示等)。

(3)软件基础架构层

软件基础架构层屏蔽了构件与基础平台及构件之间的一些交互技术细节，如操作系统、通讯协议、存储机制、构件的位置等，为基于中间件的构件提供一种透明的互操作机制，使开发者可专注业务逻辑，从而提高开发效率。基础架构平台主要用于解决硬件和软件系统的互连问题，通过在计算机网络上建立一套体系结构和一组规范来保证分布式系统的互操作性、可迁移性和可重用性，进而实现分布式环境下的信息共享与应用集成。基础架构平台将进程、软件、标准和硬件联合起来，可以在两个或多个信息系统之间实现无缝集成。

(4)软件支撑平台层

软件支撑平台层主要包括操作系统、数据库管理系统以及底层的支撑网络环境系统，是整个系统得以运行的最基础的环境，它包括了应用的客户端和服务器端的环境。

在本发明的一个实施例中，业务构件是业务对象的软件实现，表达了自治的业务概念；是自治的、可复用的信息系统的元素，可由若干软构件的合成。如果业务对象是问题域的概念，那么业务构件则是解域的概念，业务构件更侧重于实现。业务构件系统，也称业务构件系统模型(businesscomponentsystemmodel，bcsm)，是由一组自治的业务构件开发的完整的业务概念系统，它有两个特点：一组独立开发的业务构件通过协作发布功能；业务构件系统中的关联规则是，上层业务构件可依赖任何下层业务构件，但不能依赖同层或上层业务构件。为避免构件有太多的交叉关联，系统演化困难，业务构件系统分为两层：业务过程构件、业务对象构件，如图6所示。业务过程构件，代表领域本身的业务活动，如计划的制定、活动的组织等；业务对象构件，表达了业务过程要运用的业务概念，包括控制信息、人员状态信息、资料信息等。

在本发明的一个实施例中，业务构件系统的内部结构从分布式计算的角度来看，单个业务构件分为四个逻辑层次：用户层、工作空间层、组织层、资源层。四个逻辑层与c/s物理结构并不是直接的对应关系，可根据需要灵活配置。业务构件系统是一组构件集合，它们可分布在不同的逻辑层上协同作用。其中：

用户层：即用户接口层，负责表达处理结果，实现与用户的交互。

工作空间层：支持本地的属于同一用户活动的构件集；负责协调多个并行用户的活动，维护单个活动内部的一致性；执行本地的处理逻辑。

组织层：管理共享资源的一致性，执行系统规则并传递系统数据到它的上一层工作空间层。

资源层：提供系统共享资源的存取服务，负责存取数据库。

在本发明的一个实施例中，业务构件的开发过程为：以“自治”为中心：自治的bcsm、自治的业务构件包、自治的业务构件本身、自治的业务构件层、自治的分布式构件等。从软件生命周期开始，软件项目就由业务构件系统(bcsm)支持，bcsm可以自行开发、从市场获得、或两者兼而有之。即便是从头开始的项目，也要在获得需求前，确定候选业务构件，构造候选bcsm。如某种新型计算机的设计，虽然其具体特点尚不明了，但从工业级别上，组成计算机的构件种类是确定的。业务构件技术是代表软件工业化的生产技术，那些候选业务构件及候选bcsm可以通过行业经验来获得。总之，业务构件的概念贯穿系统开发的整个生命周期，只是其内涵随不同开发阶段而不同。

同oo开发及cbd开发相比，业务构件开发具有下列优点:

(1)开发各阶段，具有高度的并发性。业务构件开发是以“自上而下”驱动的“自下而上”的方式进行的。整个开发由“自上而下”的体系结构做指导，而具体业务构件的功能定义、分析、设计、实现及测试，可以在给定的业务构件系统和应用体系结构的早期进行，因而开发各阶段可以并发进行。

(2)开发各阶段，高度的面向重用的生命周期。新项目可以重用bcsm、业务构件包、业务构件及其模型、源代码、可执行文件，甚至布置和使用指南。

(3)能够适应变化的需求。业务构件可以很好地模拟业务过程并将其平滑地转变成软件实现。业务构件模型具有在整个生命周期内，无缝地跟踪业务过程模型、应用软件模型和物理数据库模型的能力，设计良好的业务构件可通过即插即用的方式，随业务变化而灵活重组，因而业务构件模型能够快速、灵活并有效地响应变化。

(4)减少b-t隔阂。业务构件是业务对象与构件概念的融合，有助于业务体系结构向技术体系结构的平滑过渡。

(5)促进了软件生产工业化。业务构件技术为软件生产工业化提供了理论与技术基础。