需求分析示例范文1
[关键词] 统一建模语言 管理系统 建模 应用
一、引言
统一建模语言UML(Unified Modeling Language)是一种用于描述、视化和构架软件系统以及商业建模的语言。它提供了多种基本的模型图,并通过对这些图的综合运用来全面刻画整个系统的全貌。UML符号表示法为开发者使用这些图形符号和文本语法进行系统建模提供了标准,具体可分为5大类,9种图形。5大类分别是用例图、静态图、行为图、交互图和实现图。静态图包括类图和对象图,用来描述静态关系;行为图包括状态图和活动图,用来描述系统的动态模型和组成对象之间的交互关系；交互图包括协作图和顺序图,用来描述对象间的交互关系；实现图包括组件图和配置图,分别用来描述代码组件的物理结构以及系统中软硬件的物理体系结构。
二、基于UML 的系统开发过程
UML是一种建模语言而不是方法，UML本身独立于过程，使用UML进行开发时，仍有统一的过程框架。UML的开发过程是一种柔性开发过程，即在需求牵引下，自顶向下分层细化地建模，然后通过对模型的虚拟执行，由底向上地逐层上移修改，直至各层的模型结果都满足需求为止。
系统的开发过程包括需求定义、分析、设计、实现几个阶段。需求定义阶段建立系统的需求模型，分析阶段建立系统的分析模型，这两个模型是系统设计和实现的基础。
建立系统需求模型包括:
1.问题陈述。根据用户初始需求，在用户帮助下，写出问题陈述；
2.定义参与者(Actor)。在用户参与下定义系统的参与者；
3.建立GUI界面原型。在用户参与下，用可视化编程工具为每个参与者建立GUI界面原型；
4.定义用例。观察参与者与界面原型的交互过程，导出用例。建立系统分析模型主要包括:
(1)静态建模。根据问题陈述和用例，对系统的静态结构建模，静态模型可以用类图表示，它概要地描绘了问题域对象类，同时也表示出这些类的基本属性和类间的关系。
(2)动态建模。根据用例及静态模型进行动态建模，动态模型可用顺序图、合作图、状态图等表示。动态模型表达了系统的动态特征。
下面以集装箱管理系统的开发实例阐述如何利用UML 建立系统的需求模型和分析模型。
三、建立CFS 业务信息系统的需求模型
1.问题描述
CFS是集装箱货运站（CONTAINER FREIGHT STATION）的缩写，是处理拼箱货的场所,它的主要业务分成两大块，即进口货拆箱业务和出口货装箱业务。在进口货拆箱业务中，货主或其先将记录着集装箱装货信息的箱单送到货运站，申明有重箱(即装有进口货的集装箱)要送来拆箱。在其后的某一时间，重箱由某车队送到货运站，货运站马上根据箱单进行拆箱操作，通常，拆出的货物还要放入仓库的跺位中，空箱子由车队及时拉走送到另外的堆箱场地(即集装箱堆场)。以后，收货人来提货时货运站再从跺位中取出货物交给收货人。在出口货装箱业务中，货主或其先发出装箱委托(假定都是整箱货委托)。其后，货到时，就将货放入分配给该委托单位的垛位。此后的某一时间，进行配积载并实施装箱。最后，重箱交给车队送往港区。由于拆装箱是货运站的主要业务，仓库存放货物是辅动作，为了加快周转，在货运站仓库堆放货物，有个免费仓期问题。
2.参与者与用例分析
首先，确定了系统的两个参与者(Actor)，即仓库管理员和仓库主管。通过为他们建立系统界面原型，观察他们与界面交互的过程，可以分析出每个参与者使用的用例。所谓用例就是参与者与系统的一次对话中所执行的一系列相关事务序列。系统中各用例间及用例和参与者间的关系可由例图表示，本系统的用例图(部分)如图1所示。
用例图只是表达了用例间及用例和参与者间的关系，我们还必须文档化每个用例的具体内容。集装箱货运站系统各用例描述如下:
(1)拆箱受理。仓库管理员收到客户拆箱委托时执行本用例。①仓库管理员创建新的拆箱委托单；②仓库管理员填写委托信息。如发货人和收货人名称、提单号、箱号、受理日期、计划拆箱日期、货物信息(包括货类、货物描述、数量、单位等)。系统自动生成委托号。③系统标记委托单状态为“受理”。
(2)重箱进场。本用例从客户将重箱送进场时开始。①仓库管理员调出拆箱委托单，输入重箱进场日期；②系统标记委托单状态为“已进场”。
(3)预分配垛位。仓库管理员受理拆箱委托后，可以根据情况在重箱进场前或重箱进场后但尚未拆箱时为该笔委托单预分配一个垛位。①仓库管理员查询垛位状态图；②仓库管理员为拆箱委托单预分配一个空垛位；③系统标记该垛位为“锁定”状态；④系统标记委托单状态为“预分配”。若分配的垛位不处于“空闲”状态，则系统拒绝接受预分配垛位操作。
(4)拆箱入垛。在已为拆箱委托单预分配垛位并且重箱进场后，可以执行拆箱入垛用例。①仓库管理员调出拆箱委托单；②仓库管理员执行拆箱入垛操作；③系统标记该垛位为“占用”状态；④系统标记委托单状态为“已入垛”。
(5)货物交出。当将垛位的货物提出交给客户时,执行本用例。①仓库管理员调出拆箱委托单，执行货物交出操作，输入交货日期；②系统标记该垛位为“空闲”状态；③系统标记委托单状态为“已交货”。以上为进口拆箱业务用到的用例。出口装箱业务用到的用例包括如下几个用例(为简明起见，不再详细描述各用例的具体内容)。
(6)装箱受理。仓库管理员收到客户装箱委托时执行本用例。
(7)预分配垛位。仓库管理员根据情况在适当时间为该笔装箱委托单预分配一个垛位。若分配的垛位不处于“空闲”状态，则系统拒绝接受预分配垛位操作。
(8)收货入垛。仓库管理员收到客户的货物并且已为装箱委托单预分配一个垛位后执行收货入垛用例。
(9)装箱。货物从垛位提出装箱时执行装箱用例。
(10)重箱交接。将装好的重箱交给客户时执行本用例。以上为出口装箱业务用到的用例。下面是几个查询用例。
(11)垛位查询。①仓库管理员向系统查询垛位状态；②系统显示垛位状态。
(12)库存货状态查询。①仓库主管要求查询仓期超过一个月的委托单；②系统显示满足条件的委托单。
(13)客户装、拆箱数查询。①仓库主管要求查询某客户某段时期内的装、拆箱数；②系统显示查询结果。
这里要着重说明的是，描述用例时，最好不要包含界面实现细节方面的词汇。如“用户在列表框中选择收货人”，这句话中的“列表框”就表达了界面实现细节，因而不是好的描述方法。之所以要强调描述用例时不要包含界面实现细节，是因为在初始的需求分析阶段，构造的界面原型只是一个草稿，我们仅仅用它来方便用例的导出。而最终用于实现用例的界面要做进一步的优化和调整，它们可能和初始界面原型很不相同。如果在用例中过多描述跟初始界面原型相关的实现细节，就会大大限制设计人员设计最终用户界面的创造性，从而无法设计出最优的最终用户界面。以上问题陈述、参与者、GUI界面原型和用例一起构成了系统的需求模型。
四、建立CFS 业务信息系统的分析模型
完成需求定义，得到需求模型后，下一步进入系统分析阶段。分析阶段的主要任务是构造系统的分析模型，该模型主要包括静态模型(用类图表示) 和动态模型(用顺序图、合作图、状态图等表示) 。
首先，可以根据问题描述及用例，通过词法分析，提炼出系统的对象，进而画出类图，用以表示系统静态模型。寻找对象的基本规则是名词和名词词组成为候选对象，动词是对象的服务，形容词可能暗示存在子类。当然，由于自然语义并不十分精确，所以不能机械地套用基本规则，还须做进一步的分析与调整。本系统的类图模型如图2所示。
该图中，三角形符号表示父类与子类联系，棱形表示聚集联系，连线代表一般联系。连线边的标注表明该端对象在该联系中扮演的角色，如客户在与委托单的联系中扮演发货人角色(适用于任一子类) ，在与拆箱委托单的联系中扮演收货人角色(仅适用于拆箱委托单) 。各对象类的主要属性已标注在类中，但对象的服务没有全部标出。建立对象模型后，为了表达系统的动态特征，可以建立系统的动态模型。动态模型可用顺序图、合作图、状态图表示。本系统选择顺序图和状态图。
理论上说，我们可以为每个用例开发一个顺序图，但实际上，通常可以省略那些过于简单的用例的顺序图。顺序图表达了参与一个用例的几个对象协同工作的行为。这里，给出本集装箱货运站系统中为拆箱委托单预分配垛位用例的顺序图(如图3) 。
顺序图适于表达一个用例中几个对象的交互行为，若想表达跨越多个用例的单个对象的行为，可以使用状态图。同样，我们也不必为每个对象开发状态图，而只须为关键的对象和具有复杂状态的对象开发状态图。这里，给出“拆箱委托单”和“垛位”的状态图见图4。
完成了顺序图和状态图后,可据此研究对象间的消息传递，从而进一步修订、精化类图,为类添加服务。例如在“拆箱委托单预分配垛位顺序图”中，事件“预分配垛位”成为委托单类的“预分配垛位”服务;事件“验证可用性”成为垛位类的“检查垛位状态”服务,事件“锁定垛位”成为垛位类的“设置垛位状态”服务。这样,最终的类图、顺序图、状态图和模型词典共同构成了分析模型。此后,在系统设计阶段,可以根据类图设计数据库，根据界面原型设计界面对象，根据数据访问要求设计数据服务层对象。进而,扩展原来的类图,让它包含界面对象和数据服务层对象。最终,在系统实现阶段,把各层对象组装起来,形成完整的应用程序。
五、结语
通过集装箱管理系统的开发过程看到，UML是一种面向对象、可视化的系统分析建模语言，它支持从需求描述开始的软件开发全过程。采用UML语言进行系统建模分析和设计，解决了领域专家、软件设计人员和客户之间交流的难题，使用它的图形元素便于开发人员更好地理解业务流程，建立更为完善的系统模型，使用户和开发者对问题的描述理解达成一致，排除语义差异，提高分析的正确性，从而加速了开发的进程，保障了系统的开发质量。
参考文献:
[1]刘光明陈炼马永生:基于UML需求分析技术的应用研究[J].科技广场, 2005,(03)
[2]冯玲玲沈轶:基于UML的需求分析与建模[J].科学技术与工程, 2005,(09)
[3]徐宪武刘永泰:UML与RUP在科技项目评审系统中的应用[J].电脑开发与应用, 2005,(07)
需求分析示例范文2
【关键词】外汇储备规模；比例分析法；成本收益法；回归分析法；定性分析法
近年来，我国外汇储备持续攀升，截止2011年6月，已经接近3.2万亿美元。如何衡量我国外汇储备规模，成为学者研究重点。本文从国内外研究进展、研究趋势及结论建议等几个方面叙述。
1.国外研究进展
国外主要以比例分析法、成本收益法、回归分析法和定性分析法等方法研究外汇储备规模。
1.1 比例分析法
早在1960年，Robert Triffin提出利用外汇储备与进口额之间的比率来研究外汇储备规模的进口比例法。他认为：一国外汇储备应与其进口额度保持一定比例，40%最合适但不低于20%，且低于30%后应采取调节措施，一个国家至少保持三个月进口额度以上的外汇储备规模[1]。约翰逊等人以外汇储备与广义货币的比例为研究指标。他们认为一国国际收支不平衡是一种货币现象：当一国国内的货币供应量大于需求时，供给剩余的货币就会流向国外，从而使得该国出现国际收支逆差，外汇储备规模减小。遗憾的是约翰逊等人没有给出比率的一个合理界限。
比例分析法是静态分析，具有很强的操作性和可行性。此法只从单一因素出发考虑外汇储备需求，未全面考虑外汇储备规模影响因素，具有片面性。所以采用比例分析法研究外汇储备时应采用多项指标对外汇储备规模进行衡量。
1.2 成本收益法
成本收益法又称机会成本法，代表人物有Heller、Fleming、Agarwal等人，主要代表模型有：
1.2.1 Heller模型
该模型假定一国国际收支逆差的概率为50%，融通t时间内一国国际收支逆差的储备需求量R=Ht=Hlg（rm）/lg0.5，其中H为一国外汇储备的平均变动量、m为边际进口倾向、r为资本社会收益率与持有储备本身收益率之差，表示持有储备的边际机会成本。Heller从外汇储备收益最大化定义外汇储备规模，模型中r的测量比较困难[2]。
1.2.2 Agarwal模型
该模型公式为：
其中R为外汇储备最适量；w为国际收支逆差，用以往年份经常项目最高逆差额表示；p是国际收支逆差出现的概率；k是资本―产出比的倒数；是追加资本的进口含量；是进口生产性物品占总产出的比例[3]。
成本收益法对机会成本的计算很难精确量化，个别参数难确定。它仅考虑交易性和调节性用汇需求，具有一定片面性。但Agarwal模型考虑了发展中国家特点，适用研究发展中国家外汇储备。
1.3 回归分析法
回归分析法又称需求函数分析法，由M.J.Flanders、J.A.Frenkel、M.A.Iyoha等人在20世纪60年代末期提出。他们利用经济计量技术方法结合影响外汇储备的因素建立需求模型进行回归分析，结合发展中国家与发达国家的不同国情，构造不同的储备需求函数，从而确定一国外汇储备适度规模。这标志着对外汇储备研究进入了动态分析，主要代表模型有Flanders模型、Iyoha模型和Frenkel模型，对应储备需求函数为：
1.3.1 Flanders模型
其中L/M表示国际清偿力与进口额度的平均比率；F/L表示一定时期内官方储备与清偿力的年平均比率；表示储备变动率；GR表示生活水平指数减去通胀的GNP比率；D表示本币贬值程度；Y表示该国人均GNP占美国人均GNP的比率；X表示出口变动率。Flanders结合实际对发展中国家的储备需求函数进行了较全面的研究，具有一定代表性。但该模型具有一定猜测性，不能准确测算一国外汇储备需求[4]。
1.3.2 Iyoha模型
其中R表示一国外汇储备需求；表示预期出口收入；表示进口支出变动比率；r表示持有外汇储备的利率；O表示一国经济开放程度；和表示前一期和前二期的外汇储备规模。Iyoha利用发展中国家实际数据对模型的检验比较理想，该模型对发展中国家外汇储备需求研究有很大成效[5]。
1.3.3 Frenkel模型
其中，R表示外汇储备需求量；m表示进口倾向；表示国际收支变动比率；M表示以进口额表示的一国国际交易规模；分别表示R对m、和M的变动弹性。通过对需求函数参数的估计，Frankel发现发展中国家的储备需求量对该国国际交易规模变动的弹性大于发达国家，而对国际收支变动的弹性小于发达国家。所以，Frankel认为应分别分析这两类国家的储备需求函数[6]。Frenkel模型虽然对发达国家与发展中国家储备水平的差异性进行了实证分析，但仍以静态分析为主，未反应外汇储备需求与相关因素的动态关系。
1.4 定性分析法
定性分析法由R.J.Carbaugh和C.D.Fan等人20世纪70年代中期提出。他们通过分析影响外汇储备需求量的因素定性分析一国外汇储备，归结为：一国国际收支动向及一国经济状况、一国外汇储备资产质量、各国经济政策之间的合作态度、一国国际收支调节机制、一国采取调节措施的谨慎态度、一国国际清偿力的来源及稳定程度等。
定性分析法较全面地对影响外汇储备需求量的主要因素进行了研究，为确定一国外汇储备适度规模提供了一个有用方法。但这种方法局限于理论，没有给出具体计量模型，不能进行定量分析，难于操作。
2.国内研究进展
我国学者对外汇储备的研究主要从两个方面着手：一方面是定性分析，即直接分析影响外汇储备需求的因素；一方面是定量分析，即计算外汇储备适度规模，判断我国实际的外汇储备规模是否适度。文章将研究文献的观点大致分为三种，如下：
2.1 我国外汇储备规模过大论
汤澍涵（2010）[7]认为外债还本付息需求与外资撤离用汇需求未必同时发生，两者直接相加计算偿债性储备需求不恰当。他对原始的Agarwal模型通过取外债还本付息需求与外资撤离用汇需求的最大值进行了改进，并利用新模型检验我国1997-2008年的外汇储备，得出结论：我国实际外汇储备规模过大，且超出适度外汇储备的偏离程度随时间越来越大。
2.2 我国外汇储备规模过小论
朱掸婷（2005）[8]利用协整分析方法与误差修正模型，通过经济因素的视角分析了我国1982-2003年期间的宏观经济数据，认为我国外汇储备规模偏小。
2.3 我国外汇储备规模适度论
李巍、张志超（2009）[9]在金融危机引发全球性经济衰退的形势下，通过研究外汇储备与金融稳定、汇率制度以及相关实体经济变量间的关系，测算了新兴市场经济体（包括中国）的外汇储备适度规模，并选取1992-2007年的数据进行实证研究，认为在当前国际经济金融危机下，中国外汇储备总量处于适度范围内。
我国对外汇储备规模的研究从定性分析、比例分析、静态分析逐渐发展到数量分析和动态分析，并且运用协整理论等先进的分析方法。但仍存在缺陷：1）学者选取的理论思路和方法侧重点不同，结论上很难达成一致；2）“外汇储备适度规模”定义比较模糊，带有片面性；3）多数学者主要根据主观经验选取研究外汇储备规模的变量、方法和数据，缺乏可信的理论根据，因此国内没有在分析结果上达成一致，缺乏普遍认可的测定外汇储备的方法和理论。
3.国内外研究趋势
20世纪90年代协整理论出现以后，西方学者开始利用协整理论研究外汇储备均衡与否的问题。Jeanne和Ranciere（2008）[10]基于Ben-Bassat和Gottlieb的效用最大化模型，对跨时期动态均衡框架下代表性消费者的最大福利进行研究，得出结论：对新兴市场最优外汇储备水平大约是该国GDP的9%。Bamichon（2008）进一步发展上述模型，并对有特殊国际收支制约的中低收入国家进行了研究，认为在自然灾害和贸易条件恶化同时发生的情况下，加勒比国家最优外汇储备对进口的比率为1.78，非洲撒哈拉地区国家为4.13。
我国学者在协整理论出现后开始运用这一理论研究我国外汇储备。李斌、李岸潮（2009）[11]运用Johansen多变量系统极大似然估计法对外汇储备模型Lres=f（Lex，Lim，Lbp，Lm2）进行选择和协整检验，实证分析得出结论：20世纪80年代中期以来，我国外汇储备实际规模与适度规模变动趋势基本一致，1985-2006年（剔除1993年）外汇储备规模处于超额状态，且有2个阶段有严重过量倾向，2002年后外汇储备规模增加迅速，过量趋势不断扩大。所以，综上外汇储备未来研究趋势是利用协整理论、向量误差修正模型等结合其它研究方法分析外汇储备。
4.建议
我国当前外汇储备远远超出实际需求，处于过剩状态；适度的外汇储备规模应在某一范围内波动。美国次贷危机后，我们更需要深入研究我国外汇储备规模问题，在借鉴国外研究的基础上，结合我国实际国情，多角度多因素综合分析我国外汇储备规模。同时，制定一些策略和对策抑制外汇储备高速增长：1）积极推行人民币国际化，成为国际支付货币，从而避免因美元贬值而带来的外汇储备大量缩水；2）构建多层次的管理模式，积极的多渠道利用过剩的外汇储备，减少机会成本；3）鼓励国内企业改革，引起技术、购买机器等，刺激国内消费，减少顺差，减缓外汇储备增长态势；4）鼓励对外投资，限制盲目招商引资，避免“热钱”的大量涌入。
参考文献：
[1]Triffin Robert,Gold and the Dollar Crisis,Yale University Press,New Haven(1960).
[2]Heller,H.Robert,Optimal International Reserves,Economic Journal(1966),Vol.76(June)．
[3]J.P.Agarwal,Optimal Monetary Reserves for Developing Countries,Weltwirtschaftliches Archive,CVII(1971)．
[4]M.J.Flanders.The Demand for International Reserves.Studies in International Finance,No.27,1971
[5]M.A.lyoha.Demand for International Reserves in Less Developed Countries:A Distributed Lag Specification[J].The Review of Economics and Statistics,1976
[6]Jacob A.Frankel,The Demand for International Reserves by Developed and Less Developed Counties,Economica(1974),Vol.41,February．
[7]汤澍涵.基于改进阿格沃尔模型的中国外汇储备规模分析[J].经济与管理,2010,24(10).
[8]朱掸婷.中国外汇储备的适度性分析[J].武汉金融,2005(3).
[9]李巍,张志超.一个基于金融稳定的外汇储备分析框架―兼论中国外汇储备的适度规模[J].经济研究,2009(8).
[10]Olivier Jeanne and Romain Ranciere.The Optimal Level of International Reserves for Emerging Market Countries:Formulas and Applications.IMF Working Paper,2006,06/229.
[11]李斌,李岸潮.中国外汇储备适度规模问题的实证研究[J].经济纵横,NO.5,2009.
需求分析示例范文3
【关键词】统一建模语言 用例模型 静态模型 动态模型 实现模型
一、引言
UML是一种面向对象的建模语言，主要帮助开发人员对软件系统从需求分析直到最终实现的全部开发过程进行面向对象的描述和建模。火车站售票系统实现查票、订票、退票和换票功能，主要用于火车站售票大厅及点售票使用。为了提高系统开发的效率，达到系统的设计目标，满足用户的要求，在对系统需求分析的基础上，采用UML对系统进行建模。
二、系统需求分析
需求分析是指理解用户需求，就软件功能与客户达成一致，估计软件风险和评估项目代价，最终形成开发计划的一个复杂过程。订购火车票系统是一款复杂的软件控制硬件的系统，它的系统功能需求主要包括：①用户管理模块；②系统参数设置模块；③票务信息模块；④订票管理模块；⑤实时信息管理模块；⑥数据库管理模块。
三、系统建模
（1）用例模型。UML中的用例图描述了一组用例、参与者以及它们之间的关系。用例是对系统的用户需求（主要是功能需求）的描述，表达了系统的功能和所提供的服务。参与者是系统外部的一个实体（可以是任何的事物或人），它以某种方式参与了用例的执行过程。
根据系统的需求分析可以确定系统的角色主要有两个：旅客和售票员。同时可以确定系统的用例有：查票、订票、退票、换票、停止售票和缴纳手续费。在确定好系统的角色和用例的基础上，得出用例图如下图1所示：
图1 系统用例图
（2）静态模型。静态模型显示了系统的静态结构，特别是存在事物的种类的内部结构以及相互之间的关系。静态模型最主要的工作是构造类图。它是在分析阶段用例建模以后，设计阶段开始类图建模，主要实现用例图中的用例，描述系统提供给最终用户的服务。它主要包括类、接口、协作以及它们之间的关系。类图中类之间的关系有：依赖、泛化、关联、聚合、实现和组合。
实现该系统功能的类图如下图2所示，它包含8个类（旅客、售票员、用户、打印机、电脑、工作设备、数据库和火车票）和4种关系（依赖、实现、泛化和聚合）。
图2 系统类图
（3）动态模型。动态模型描述了系统随时间变化的行为，这些行为是用从静态模型中抽取的系统的瞬间值的变化来描述的。它主要建立系统的交互图和行为图。交互图包括时序图和协作图；行为图包括状态图和活动图。
当客户查询车次时候，系统由等待状态转换成工作状态；若是列车正常运行并且有余票，客户可以预定车票，若是预定成功，系统将进行自身转换，修改车票信息。
（4）实现模型。火车站售票系统的物理方面建模是实现模型，建模时要用到两种图：组件图和配置图。组件图描述软件组件以及组件之间的关系，组件本身是代码的物理模块，组件图则显示代码的结构。配置图显示了运行软件系统的物理硬件，以及如何将软件部署到硬件上。它描述了运行系统的硬件拓扑。由于篇幅所限，系统配置图如图3所示，该图共有六个节点（数据库服务器、应用服务器、工作站1、工作站2、打印机1和打印机2），节点之间是关联关系，其中应用服务器节点包括查询程序和预定程序两个组件。
图3 系统配置图
四、总结
本文通过对火车站售票系统进行需求分析的基础上，运用UML对系统的整个开发过程进行建模，分别构建了用例图、类图、时序图、状态图和配置图。系统建模过程标准化、统一化和规范化。实践表明，UML在整个软件开发过程中采用相同的概念和表示方法，在不同的阶段不必转换概念和表示方法，避免了传统软件开发方法的两个鸿沟，可以加快开发进程，提高代码的质量。
需求分析示例范文4
Abstract： In this article， the definition of UML is described， the UML graphics is classified， the UML development process is put forward for object-oriented modeling of information system. As an example， the educational administration information system based on Web， the author has illustrated the UML application for object-oriented information system development.
关键词： UML；面向对象；图；信息系统
Key words： UML；object oriented；diagram；information system
中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0189-02
0 引言
面向对象方法（Object-Oriented Method）是一种把面向对象的思想应用于软件开发过程中，指导开发活动的系统方法，简称OO（Object-Oriented）方法。面向对象方法不仅是一种软件工程的开发技术，而且是一种对客观事物进行分析与处理的思想方法。
1 统一建模语言
1.1 UML的定义 统一建模语言UML（Unified Modeing Language）是一种建模语言，是第三代用来为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化和编制文档的方法，它用若干个视图构造系统的模型，每个视图描述系统的一个方面。UML吸取了面向对象技术领域中其他流派的长处，它适用于各种规模的系统开发，使用UML进行系统分析和设计，可以加速开发进程，提高代码编写质量，并能促进软件复用，方便集成已有的系统。
1.2 UML的图形 统一建模语言UML的图形可以划分为5类。
①用例图（Use Case Diagram）。用例是对系统提供的功能的描述。用例图从用户角度描述系统功能，指出各功能的操作者，用例图定义了系统的功能需求。②静态图（Static diagram）。静态图包括类图、对象图和包图。类图描述系统中类的静态结构，不仅定义系统中的类，表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等，而且包括类的内部结构。对象图是类图的实例，使用与类图基本相同的标识，与类图不同之处在于对象图显示类的多个对象实例，而不是实际的类。包由包或类组成，包图表示包与包之间的关系，用于描述系统的分层结构。③行为图（Behavior diagram）。行为图包括状态图、活动图、交互图（顺序图、协作图）。状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件，是对类图的补充；活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，它是一种特殊的状态图，强调对象间的控制流程；顺序图展现了一组对象和由这组对象收发的消息，用于按时间顺序对控制流建模。④交互图（Interactive diagram）。交互图包括顺序图和合作图，描述对象间的交互关系。顺序图显示对象之间的动态合作关系，强调对象之间消息发送的顺序；协作图与顺序图相似，除描述对象间的协作关系，强调对象之间的关系。⑤实现图（Implementation diagram）。实现图包括构件图和配置图。构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系；配置图定义系统中软硬件的物理体系结构，它可以显示实际的计算机和设备以及它们之间的连接关系，也可显示连接的类型及部件之间的依赖性。
1.3 UML在面向对象信息系统开发中的建模过程
图1是UML建模过程的一个高层视图，这是一个迭代递增的开发过程，每次迭代都包含软件生存周期的所有阶段，采用这种开发方法不是在项目结束后一次性提交软件，而是分块逐次开发和提交，每次迭代都可以分为以下5个阶段：第1阶段，需求分析。需求分析是捕获用户要求，包括功能性需求和非功能性需求。第2阶段，系统分析。系统分析是对用例图的进一步扩展，是从逻辑概念角度表达系统的结构和功能。第3阶段，系统设计。系统设计是在系统分析的基础上将分析模型中概念性的模型转化为与具体语言挂钩的设计模型。第4阶段，系统实施。将设计模型转换为系统的源代码，是信息系统最终产品的最重要部分之一，这部分工作重点在系统编程工作。第5阶段，系统测试。在系统构建后，对系统的功能和结构进行确认，使用多种测试方法和手段来保证系统的正确性。
2 基于Web的教务管理信息系统开发实例
以基于Web的教务管理信息系统开发为例，说明UML在面向对象信息系统开发中的应用，重点对前3部分内容进行说明。
2.1 需求分析 基于Web的教务管理信息系统开发要根据高职院校实际情况，充分考虑教务管理工作业务流程、业务项目和业务规范，基于校园网络、为教学管理提供科学、规范、高效、准确、便捷的高职院校教务管理平台。通过系统调研可知，系统面向的用户有4类：系统管理员、教务管理员、教师、学生；系统主要实现的功能有5项：系统管理、学籍管理、教学管理、考务管理、师资管理，系统用例图如图2所示。
2.2 系统分析 系统分析是对在需求分析的基础上，提取系统的类，用包类、类图、顺序图等描述它们合作的概况。
2.2.1 包图。基于Web的教务管理信息系统划分为人员、事务和接口3个包，分别控制不同的应用。系统分析包图如图3所示。
2.2.2 类图。统一建模语言UML用类图描述系统中的静态结构，根据系统划分的3类包图，分别绘制人员、接口和事物包中的类图，以人员包为例，类图如图4所示。
2.2.3 顺序图。顺序图用于描述对象间的动态关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序，以课程管理为例，顺序图如图5所示。
2.3 系统设计 系统设计是通过考虑现实环境，将分析阶段的模型扩展和转化为可行的技术实现方案。
2.3.1 活动图。活动图既可用于描述操作（类的方法）的行为，也可用于描述用例和对象内部的工作过程，用活动图建模后可以清楚地了解进程的操作过程，以教务员课程管理为例，活动图如图6所示。
2.3.2 协作图。协作图用于描述系统中相互协作对象间的交互关系和关联链接关系，与顺序图不同之处在于，顺序图侧重于表示交互的时间顺序，而协作图侧重于表示交互对象的静态链接关系，以教务员排课课程管理为例，协作图如图7所示。
2.4 系统实施和系统测试
2.4.1 系统实施。系统实施是信息系统开发的一个重要阶段，其目的是把系统分析和系统设计成果转化为可实际运行的系统，主要任务就是根据构造模型进行编码，并对已构造的模型进行修正。
2.4.2 系统测试。系统测试是信息系统开发的最后一个阶段，其目的是保证新系统运行的正确性和有效性。
3 结束语
综上，在面向对象信息系统开发中，以UML为工具为系统进行建模，可以针对系统开发不同阶段的具体任务，建立不同的模型。
参考文献：
[1]邵维忠，杨芙清.面向对象的系统设计[M].北京：清华大学出版社，2003.
需求分析示例范文5
江 敏
（泰州师范高等专科学校，江苏 泰州 225300）
摘要：应用面向对象思想，使用UML建模技术，采用Rational Rose2003建模工具，通过用例图、类图、序列图的建模过程，完成教材管理系统中的教材申报管理、教材出入库管理、文件管理等相关功能模块的需求分析和设计，为后续系统实现打基础。
关键词：面向对象；UML；教材管理
中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）12-2909-03
Application of UML in Teaching Material Management System
JIANG Min
（Taizhou Teachers College， Taizhou 225300， China）
Abstract： This paper applied object-oriented thinking， adopted the modeling technology of UML， and used Rational Rose2003 as the modeling tool. It completed the needs analysis and design of teaching material management system， mainly including teaching materials reporting management， storage management， document management and other related module， which lay a foundation for the following phrase of the system.
Key words： Object-Oriented； UML； teaching material management
随着高校校园网的普及，利用网络完成对教材管理的日常业务工作，建立全面的具有通用性、开放性、实用性和灵活性的网络管理体系已经成为可能和必然趋势[1]。如何采用先进技术展开教材管理系统的分析与设计成为系统开发中至关重要的问题。统一建模语言（UML）既支持面向对象思想，也支持软件开发的全过程。该文将使用Rational Rose2003建模工具，应用UML建模技术完成系统的分析与设计。
1 统一建模语言
统一建模语言（Unified Modeling Language，UML） 是一种面向对象的建模语言，运用统一的、标准化的标记和定义实现对软件系统进行面向对象的描述和建模。UML支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置[2]。
2 Rationa l Rose2003建模工具
目前版本的Rational Rose可以用来做以下一些工作[3]：
1）对业务进行建模（工作流）；
2）建立对象模型（表达信息系统内有哪些对象，它们之间是如何协作完成系统功能的）；
3）对数据库进行建模，并可以在对象模型和数据模型之间进行正、逆向工程，相互同步；
4）建立构件模型（表达信息系统的物理组成，如有什么文件、进程、线程、分布如何等。
3 需求分析
需求分析阶段研究的对象是软件项目的用户要求，是系统开发工作中最重要的环节之一，对软件需求的深入理解是软件开发工作获得成功的前提条件。
3.1总体业务流程
在教材管理实际业务流程中，首先是教务秘书为本院系教师制定教学计划；然后教师根据自己的教学任务进行教材选报；接着教研室主任对本教研室教师的申报信息进行一次审核，教务处工作人员对院系审核通过的申报信息进行二次审核；最后教材科工作人员根据二次审核通过的申报信息进行书籍的征订等业务[4]。
整体而言，参与到教材管理工作中的人员主要有教务秘书、教师、教研室主任、教务处管理员、教材科管理员五种。
3.2 使用用例模型建模
进行系统分析和设计的第一步是创建系统的用例模型。用例模型包括两部分：用例图和用例规约。作为描述系统的参与者所能进行操作的图，用例图在需求分析阶段有着重要的作用，主要作用是描述参与者与用例之间的关系，可视化地表达系统的需求，直观规范，克服了纯文字说明的不足。整个开发过程都是围绕系统的需求用例描述进行的[5]。用例规约则是从事件流、用例场景等方面详细完整地描述需求，是用例文档的核心。
3.2.1 确定系统参与者
创建系统用例的第一步是确定系统的参与者。教材管理系统的参与者包括教学秘书，教师、教研室主任、教务处管理员、教材科管理员和系统维护人员。
1） 教务秘书：主要负责制定院系的教学计划。
2） 教师：主要是负责根据教学计划进行教材等的申报。
3） 教研室主任：主要负责对该教研室教师的教材申报记录进行审核。
4） 教务处管理员：主要负责对各个院系的教材申报记录进行审核。
5） 教材科管理员：主要负责对教材、作业本及实验报告纸的出入库管理。
6） 系统维护人员：主要负责数据库的维护工作以及以上六种角色的账号密码分配。
3.2.2 分析系统用例
当需求被收集起来以后，即可通过用例来描述系统的功能。根据角色分析，对以上参与者中的业务参与者进行用例分析（此处不再分析系统维护人员）：
1） 教务秘书参与的用例
① 查询教学计划：对本院系的所有教学计划进行查询。
② 制定教学计划：对本院系教师的教学计划进行添加。
③ 修改教学计划：对本院系教师的教学计划进行修改。
④ 文件下载：对所需要的相关文件进行下载。
2） 教师参与的用例
① 查询教学计划：对其教学计划进行查询。
② 申报教材：对其教学计划进行学生用书、教师参考书、教师用书的申报。
③ 查询申报结果：对其所申报的书籍结果进行查询。
④ 文件下载：对所需要的相关文件进行下载。
3） 教研室主任参与的用例
① 查询教学计划：对其教研室所有教师的教学计划进行查询。
② 审核申报：查看本教研室教师提交的教材申报信息，并完成审核工作。
③ 查询申报结果：查看本教研室教师的申报审核结果。
④ 文件下载：对所需要的相关文件进行下载。
4） 教务处管理员参与的用例
① 查询教学计划：对全校所有教师的教学计划进行查询。
② 审核申报：查看教师提交的教材申报信息，并完成审核工作及审核结果的查询。
③ 查询申报结果：查看所有教师的申报审核结果。
④ 文件下载：对所需要的相关文件进行下载。
⑤ 文件上传：对相关文件进行上传。
5） 教材科管理员参与的用例
① 查询教学计划：对全校所有教师的教学计划进行查询。
② 查询审核结果：对全校所有教师的申报进行审核以及审核结果的查询。
③ 文件下载：对所需要的相关文件进行下载。
④ 文件上传：对相关文件进行上传。
⑤ 入库管理：对教材、作业本及实验报告纸的入库进行记录。
⑥ 出库管理：对教材、作业本及实验报告纸的出库进行记录。
此处以教务秘书角色为例完成用例图建模，如图1所示：
从上述用例图中已经能够初步了解到系统需要为教务秘书提供的功能，下面以核心用例“制定教学计划”为例将用例细化，用例规约如表1所示。
2.系统提示教学秘书输入教学计划信息；
3.教务秘书输入教学计划信息；
4.系统检查教学计划信息的合法性，如果正确，则提示添加成功。＼&扩展事件流＼&4a.教务秘书输入错误信息，提交时提示相应的错误提示；
4b.教务秘书输入信息为空，提交时提示添加信息不能为空。＼&]
4 系统设计
基于上述对教材管理系统的需求分析，下面使用类图、序列图和协作图继续完成系统的设计。
4.1 使用类图建模
类图的作用是对系统的静态视图进行建模，通过分析系统中对象之间的关系，为系统的词汇建模，模型化简单的协作，模型化逻辑数据库模式[6]。使用UML建模时，类图可以分为概念层、说明层和实现层。在需求分析阶段，类图是研究领域的概念；在设计阶段，类图描述类与类之间的接口，在实现阶段，类图描述软件系统中类的实现。此处以制定教学计划功能涉及到对象为例，描述类与类之间的接口角度来完成建模。
由于系统在设计时拟采用MVC三层体系结构完成，所以涉及到的类包括界面类、控制类以及相关的实体类，具体如图2所示。
4.2 使用序列图建模
序列图作为一种描述在给定语境中消息是如何在对象间传递的图形化方式，在使用其进行建模时，可以确认和丰富一个使用语境的逻辑表达，细化用例的表达，有效地描述如何分配各个类的职责以及各类具有相应职责的原因[7-8]。我们可以根据对象之间的交互关系来定义类的职责，各个类之间的交互关系构成一个特定的用例。
制定教学安排是针对教务秘书实现的主要功能，由教务秘书对本院系的教师进行教学任务的安排。制定教学安排功能的工作流程描述如下：
1） 教务秘书登录系统后，选择制定教学安排功能，进入制定教学安排界面，按照要求提交添加相关信息；
2） 系统首先将在页面级验证提交信息的格式是否正确，如果正确则将其传递给相关的控制对象，检查添加信息是否存在。如果该计划已经存在，则显示该计划，并给出提示信息。如果不存在，将信息添加到相关的数据表中；
3） 控制对象将添加结果返回到制定教学安排界面显示。
4） 教务秘书在教学安排制定界面获得添加结果。
在此交互过程中，涉及到的对象有教学秘书、制定教学安排界面、制定教学安排管理器、教学安排，根据对象之间的信息交互，制定教学安排功能的序列图如图3所示。
5 结束语
该文使用UML技术完成对高校教材管理系统的分析与设计，以制定教学计划为例通过用例建模、类图建模和序列图建模展开系统给的分析与设计过程，为后续的功能实现打下基础。
参考文献：
[1] 揭平英.高职院校教材管理系统的研究与设计[D].华东师范大学，2010.
[2] 胡荷芬，张帆，高斐，等.UML系统建模基础教程[M].清华大学出版社，2010.
[3] 杜文洁，白萍，等.使用软件工程与实训[M].清华大学出版社，2009.
[4] 刘超，张莉.可视化面向对象建模技术——标准建模语言UML教程[M].北京航空航天大学出版社，2001.
[5] 李艳.基于UML的研究生培养系统建模的研究[J].计算机与数字工程，2011（2）.
[6] 蔡敏.UML基础与Rose建模教程[M].人民邮电出版社，2006.
需求分析示例范文6
关键词：频谱管理；统一建模语言；用例
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2009)04-0959-02
Requirements Analysis of Battlefield Electromagnetic Spectrum Management System Based on UML
LIANG Guo-qing1,2, CHEN Jian2
(1.Brigade 69296 of PLA, Kashi 844200, China; 2.C4ISR Technology Key Lab of NUDT, Changsha 410073, China)
Abstract: There are many stations that using frequency in the battlefield, but the useable electronmagnetic spectrum is finity, tradition electromagnetic spectrum management is handwork, however, is not fit the modern war, cry for the computer assistant management. The article introduces characteristics of UML, and describes battlefield electromagnetic spectrum management system's requirements by UML.
Key words: electromagnetic spectrum management; UML; use case
1 引言
高技术条件下的作战，参战力量多元，各种各样的电子信息作战装备同时应用于战场，加之敌方激烈的电磁干扰以及民用电磁设施的影响，使得战场电磁环境极其复杂，可用频谱资源十分有限。在这种情况下，只有加强战场电磁频谱管理才能充分、合理地利用电磁频谱，达成最佳作战目的[1]。但频谱管理是一个非常复杂的过程，它包括许多需要注意的步骤和问题，只有把它们全部考虑在内，才有可能有效利用无线电频谱。由于战场用频台站数量之大，利用传统的手工方式管理台站，凭借传统的经验审批频率以及被动式查找干扰等管理行为已不能适应现代化战争，因而必需有效的计算机支持。为此，需要开发研究战场频谱管理系统。通过战场频谱管理软件，指战员可以迅速了解战场电磁态势，分配电磁频谱资源，避免（或减小）用频台站间互扰问题，构造出有利于己而不利于敌的战场电磁环境。本文采用先进的统一建模语言（unified modeling language, UML）对战场频谱资源管理系统进行需求分析，可为战场频谱资源管理系统的开发提供较为完整的需求信息。
2 UML简介
UML是一种标准的图形化建模语言，是面向对象技术发展的重要成果。它融合了Booch、OMT和OOSE方法中的基本概念，并在这些方法的基础上，广征意见，集众家之长，扩展了现有方法的应用范围。UML适用于以面向对象的技术来描述任何类型的系统，而且适用于系统开发的不同阶段，可以应用于任何领域。
UML作为一种标准的图形化建模语言有如下特点：UML的词汇表和规则注重对系统进行概念上和物理上的描述；UML符号的表示法定义了规范的可视化元素，并为开发者使用这些可视化元素进行系统建模提供了标准；UML可以对重要的分析、设计和实现进行详细描述，所建模型具有精确性、无歧义性和完整性；用UML描述的模型可与各种编程语言直接相连[2]。
作为一种建模语言，UML中有3类主要元素，即基本构造块（basic building block）、规则（rule）和公共机制（common mechanism）。图是UML中最重要的元素之一，共分9种图：用例图、顺序图、协同图、类图、对象图、状态图、活动图、构件图和部署图。
用例图（Use case diagram）是UML在系统需求分析阶段来捕获用户需求的有效手段和方法。它用于显示若干角色（Actor）之间的连接关系，并不描述系统内部对该功能的具体操作方式，即通过用例建模，描述系统应向外提供何种功能，形成系统的问题域。活动图、类图、顺序图主要用于分析阶段，状态图、类图、对象图、协作图主要用于设计阶段，构件图和部署图主要用于实现阶段[3]。
3 战场频谱管理系统需求建模分析
3.1 战场频谱管理系统功能剖析
战场频谱管理系统功能包括[4,5]：
1）项目管理 为了便于管理频谱数据及存贮计算结果，在设计之前将频谱管理纳入项目管理范围，内容包括建立新项目、打开已有项目。
2）频谱监测 实现对检测站的控制和监测数据的分析处理等，包括检查监测站的配置、选择监测站设备及监测天线；对信号进行测试，查看一定频段内频率占有情况；对信号参数进行测量，计算信号的频偏、带宽和载频；查找干扰源位置。
3）电磁兼容性分析 对可能受到的或产生的干扰进行预测，从频率、时间、空间和能量四维角度考察各电子设备间的电磁隔离度，分析所产生干扰的大小及影响范围，评价干扰的危害程度。
4）频率规划与指派 为各种无线电业务划分无线电频谱的过程，为有效使用频谱，划分的频段必须符合预期业务要求的传播条件。
5）电子系统数据库 为各类电子系统建立数据库，记录其特性参数。这些数据是进行敌我识别，生成对抗措施的基本资料。
6）电磁态势显示。对战场上各种电磁信号的类型、属性和分布情况进行分析，并用图形、分析报告等方法将战场电磁态势表现出来。
7）网络服务 主要完成两种功能：一是网络通信，即实现数据的收发、传输；二是实现简单的网络管理。
3.2 战场频谱管理系统用例模型
根据上述的系统需求分析，对系统进行需求分析。在UML中用例图可从系统的外部看到系统的内部功能，它采用一些图形符号和文字来记录使用者的要求。用例图的基本元素有角色、用例、关系。
角色是指与系统交互的人或物。角色有3类：系统的使用者、外部系统、时间。战场频谱管理系统的角色有直接使用该系统的人和外部数据库，其中外部数据库有地理信息系统（GIS，Geographic Information System）和无线电台（站）设备数据库。
用例是系统提供的一种功能，是系统、子系统或外部参与者交互的动作序列的说明。战场频谱管理系统的顶层用例有：项目管理、频谱监测、电磁兼容性分析、频率规划与指派、数据管理、电磁态势显示、网络服务等7个用例。系统顶层用例图如图1所示，顶层图反应了系统总的需求情况。
3.3 顺序图
顺序图用来反映若干个对象之间的动态协作关系，主要反映对象之间发送消息的先后次序，说明对象之间的交互过程。顺序图由若干个对象组成，每个对象用一条垂直的虚线表示（线上方是对象名）。每个对象的正下方有一个矩形条，它与垂直的虚线相叠，矩形条表示该对象随时间流逝的过程（从上至下），对象之间传递的消息用消息箭头表示，它们位于表示对象的垂直线条之间。
1）基本数据输入顺序图。使用者通过数据管理的基本数据输入窗口输入基本数据，一部分基本数据由使用者根据战场情况和要求，从数据窗口输入，另一部分与地理有关的数据可通过查询地理信息系统来获得，与设备有关的信息可从无线电（台）站数据库中获得。基本数据输入结束后，保存在频谱项目数据库中，供后面的设计模块调用。基本数据输入顺序图如图2所示。
2）电磁兼容性分析顺序图。基本电磁数据输入结束后，就可以进行各功能计算了，这里以电磁兼容性分析为例。在电磁兼容性分析窗口中，通过变换参数的计算各种干扰，得出台站干扰的大小及影响范围，实时显示在该参数状态下电磁态势图上，最后结果保存在频谱项目工程数据库中，供后面的设计模块调用。电磁兼容性分析顺序图如图3所示。
3.4 活动图
活动图描述系统中各种活动的执行顺序，活动图常用于描述一个操作执行时的流程，也可以用于描述一个用例的处理流程，或者某种交互流程。活动图由一系列活动组成，当某个活动执行完毕之后，控制将沿着转移箭头转向下一个活动。在UML中没有流程图，可以用活动图来描述系统的总体或局部流程。图4为战场频谱管理系统总体活动图，可分为项目管理、工程数据建立与管理、数据管理、电磁兼容性分析、网络管理、频率规划与指派和电磁态势显示等7个部分。
4 结束语
本文采用UML对战场频谱管理系统进行了需求分析，开发建设战场频谱管理系统有利于战场电磁资源的管理，提高电磁资源的处理速度，降低电磁资源管理的成本。
使用UML对系统需求进行描述可以帮助用户和分析人员对问题描述和理解达成共识，较少语义差异，保障分析的正确性，克服传统需求分析在问题领域、系统功能描述方面精确度低的问题。在实际应用中，UML可以根据不同的系统，从不同的角度，以不同的详略程度对系统需求进行构造。
参考文献：
[1] 谷岩峰,高常见,安渭琳.战场电磁频谱实时管理问题研究[J].国防科技,2007(5):71-73.
[2] 孙朝霞,李春光,马莉.基于UML的车辆管理系统需求分析[J].青岛建筑工程学院学报,2005,26(2):71-73.
[3] 郑益民,倪宏革,郝令涛.基于UML的公路涵洞CAD系统的需求分析[J].烟台师范学院学报:自然科学版,2005,21(4):306-309.
