基于模型驅動的中藥飲片企業信息系統開發△

張季，周金海

(南京中醫藥大學 信息技術學院，江蘇 南京 210023)

基于模型驅動的中藥飲片企業信息系統開發△

張季，周金海*

(南京中醫藥大學 信息技術學院，江蘇 南京 210023)

中藥飲片作為中藥企業產品的主要形態之一，其生產狀況一直較為落后，要實現中藥飲片企業的現代化管理，需要采用先進的技術和方法實現其企業信息系統的開發，進而實現中國特色與國際接軌。模型驅動架構為企業信息系統的開發制定了規范和標準，可以使企業信息系統的開發實現更為高效，開發過程中分析得到的模型與數據更加具有繼承價值。本文敘述了以模型驅動架構為指導、實現中藥飲片企業信息系統規范化開發的關鍵步驟。

中藥飲片企業信息系統；模型驅動架構；企業建模

中醫藥是我國非物質文化遺產的典型代表。近年來，隨著一系列扶持、鼓勵中藥產業政策的頒布、實施，我國中藥產業取得了長足的發展，2012年前三季度。中藥商品進出口額24.3億美元，同比增加10.53%，其中，出口額18億美元，同比增長7.20%；進口額為6.3億美元，同比增加21.32%。但是，前三季度大陸對臺灣的中藥材及飲片的出口額僅為1 997萬美元，同比下降49%[1]。這說明中藥飲片行業發展的滯后性已經極大地阻礙了中醫藥產業的國際化發展，所以無論從質量管理還是生產流程上都迫切需要采用先進的科學技術為指導，實現中藥飲片企業信息化、科技化的發展進程。作為中藥產品主要形態之一的中藥飲片，是指將中藥材經過凈選、洗滌、整理、切片、干燥、炮制等一系列程序加工形成的供中藥方劑或用于中醫臨床治療、預防的藥物。目前，我國從事中藥飲片加工的生產企業約有700余家[2]，其中仍有大部分企業采用家庭手工作坊式的生產方式，為扭轉中藥飲片行業發展的滯后性給中醫藥產業國際化發展帶來的負面影響，迫切需要以先進的現代化科學手段來調整和改革中藥飲片生產企業的生產過程、企業管理模式、產品銷售方式等。

1 中藥飲片產業特點及發展戰略

中藥飲片企業是中藥制造行業的重要組成部分之一。臨床中藥主要由經過傳統炮制技術處理而成的中藥飲片以及以中藥飲片為原料生產的中藥制劑構成，而非原生態藥材。中藥飲片產品存在利潤低、客戶多元化、對其生產原料中藥材具有較高依賴性等特點。因而，中藥飲片企業的現代化發展需要全面分析中藥飲片產業和企業的現狀，針對目前中藥飲片企業存在的產品生產方式落后、經營模式陳舊、客戶多元化等制約企業科技化發展的因素，綜合考慮其行業特點，從管理、生產、質檢、銷售等各個環節制定其科技化發展戰略，才能實現中藥飲片產品“從田頭到口頭”全面信息化管理的現代化藍圖。

在數字化經濟發展的今天，走信息化管理道路，是中藥飲片企業轉變經營模式、提升客戶服務質量的有效手段；是中藥飲片企業降低生產成本、提高生產效率的成功捷徑；同時也是完善決策水平的必經之路。通過企業管理信息系統的開發，可以實現產品研發、原料采購、生產銷售、質量監控、客戶關系等較為全面的信息化管理模式。同時，信息技術的發展也可為企業提供大量儲備數據，如:以管理及生產數據為代表的內部數據，以客戶及生產原料信息資源為代表的外部數據等。中藥飲片產業的戰略目標的實現需要充分地、有效地利用這些數據資源。

2 驅動體系架構(MDA)

中藥飲片企業管理信息系統是一般的企業管理信息系統在特定領域內的應用。通常，在企業管理信息系統分析和設計直至實現過程中，其核心內容即為企業建模。企業建模既是企業信息集成的決策支持工具，同時又是實現企業信息系統方法的集合。目前，企業建模主要包括結構化的建模方法和面向對象的建模方法。

結構化的建模方法主要有：歐盟的CIMOSA(CIM Open System Architecture)方法、法國波爾多大學的GRAI-GIM(Graph with Results and Activities Interrelated)方法、美國普度大學的PERA(Purdue Enterprise Reference Architecture)方法、荷蘭BAAN公司的DEM(Dynamic Enterprise Modeling)方法、德國Saarland大學A.W.Scheer教授提出的ARIS(Architecture of integrated Information System)方法、清華大學陳禹六教授提出的SLA(Stair Like CIM system Architecture)方法等[3]；而面向對象的建模方法主要是指統一建模語言(Unified Modeling Language，UML)。

通常結構化建模方法主要針對企業工程領域，是傳統的企業信息系統開發主要采用的模式，具體過程為：首先建立企業的業務現狀模型，通過模型分析，優化企業業務流程，對企業業務流程進行重組，進而建立企業的設計模型，并以設計模型文檔作為實現企業信息系統開發的主要依據。這類方法一般無法直接將業務模型轉換成企業信息系統實現的基本代碼，而是需要人工實現編碼。面向對象建模方法立足于軟件工程領域，與結構化建模方法的系統實現有相同之處但其側重點不同，更強調模型的通用性和可擴展性。因此，有研究人員試圖集成這兩種建模方法的優點，在企業信息系統建模過程中，通過對各階段模型的有效映射，逐步規范化，最終以智能化的方式實現系統自動編碼，以人工編碼為輔助，提高系統實現效率。

2001年7月對象管理組織OMG(Object Management Group)發布的軟件開發框架MDA(Model Driven Architecture)包含4類模型，分別對應著軟件生命周期中的4類模型：①計算獨立模型(Computer Independent Mode，CIM)，即需求模型；②平臺獨立模型(Platform Independent Mode，PIM)，即分析模型；③平臺特定模型(Platform Specific Mode，PSM)，即設計模型；④CODE，即實現模型[4]。

MDA的核心思想是采用模型技術來規劃控制軟件開發每一步驟的進行，從計算無關、平臺無關、平臺特定3個不同的角度，通過系統需求收集、分析、設計、實現等活動的進行，采用建模和模型轉換技術，逐步建立系統CIM、PIM、PSM模型，經過不斷遞歸優化，最終生成企業信息系統代碼，直至目標系統的實現，MDA軟件實現過程如圖1所示。

圖1 MDA軟件實現過程

3 基于MDA的中藥飲片企業信息系統框架開發過程

目前，MDA技術已經得到了企業界的廣泛認同和應用，很多行業的眾多企業或組織已經把MDA作為軟件系統開發的指導框架[6]，中藥飲片企業信息系統的開發實現以MDA作為其軟件開發方法和標準，是行業信息化建設先進性的一個重要體現。具體開發步驟可總結為以下幾種模型建立演化的過程。

3.1 用戶需求模型

以用戶需求為視角，形成用戶業務需求模型，即暫時不從軟件角度考慮如何實現業務需求，而是僅生成用戶理解的需求規范。具體構建過程為：由業務調研人員通過問卷調查、實地訪談等形式向客戶獲取業務需求信息；將需求信息進行整理分類，歸納出該中藥飲片企業特有的特征和中藥飲片行業共有的共性特征；從中藥飲片企業特有特征信息中抽象出該企業業務模型；從中藥飲片行業共性特征中抽象出領域模型，綜合整理最后形成用戶需求規范。這相當于MDA中的CIM。

3.2 系統需求模型

以系統功能實現為視角，進一步實現用戶需求模型的抽象處理，建立系統需求模型，形成系統需求規范。具體構建過程為：系統分析人員根據之前形成的中藥飲片企業的用戶需求規范，實現在企業用戶業務需求模型的系統功能轉換過程中，建立描述系統的組織架構、功能模型和過程模型等信息載體。生成的系統需求規范相當于MDA中的PIM。

以中藥飲片炮制生產過程為例，炮制生產管理系統功能模型見圖2，在炮制生產管理系統功能模型基礎上抽象出的炮制生產管理系統過程模型見圖3。

圖2 炮制生產管理系統功能模型

圖3 炮制生產管理系統過程模型

3.3 業務對象模型

以業務服務對象關系為視角，分析抽取用戶需求模型中的數據實體進而實現業務對象模型的構建。具體構建過程為：由CIM層信息視圖中涉及到的實體數據轉換得到業務對象關系模型，如圖4所示；并在此基礎上進一步轉化成為可以基于實體關聯而進行數據庫設計的數據模型；由CIM層的過程視圖得到業務流程模型。

圖4 業務對象關系模型

3.4 系統構件模型

以系統業務處理結點為視角，抽象系統需求模型進而實現系統構件模型的建立。具體構建過程為：通過進一步與業務需求人員溝通，由系統分析人員根據用戶需求規范和系統總體需求規范抽象出所需的構件，如圖5所示。通過分析需要進行軟件開發的構件的需求，從而生成構件需求規范。構件需求規范主要包括構件需求文檔和構件需求模型。相當于實現從PIM模型到PSM模型的轉換。

圖5 系統構件分析模型

3.5 數據模型

數據模型的建立則是根據每個構件的需求規范，設計構件的靜態和動態屬性。該階段的主要活動為：軟件開發人員在系統分析人員的指導下，依據構件需求規范建立的全面的、準確的、規范化的PIM，通過圖形或文本描述相應的數據模型，如圖6所示。并用功能建模實現功能描述，以界面建模實現界面描述；根據構件類型、集成實現技術的特征，軟件開發人員選擇或定義相應的轉換規則，并通過轉換工具執行相應規則來完成PIM到PSM的轉換。

圖6 關系模式數據模型

3.6 生成代碼

該階段的目的是通過工具將PSM轉換成第三代編程語言(3GL)表示的代碼，例如C/C++，Java等。其包含的主要活動有：①生成代碼。軟件開發人員根據編程語言或平臺，定義相應的代碼生成規則，由代碼生成工具執行該規則，將PSM轉換成相應的代碼框架，例如使用EMF(Eclipse Modeling Framework)可以將PSM模型轉換為Java代碼；②編碼。軟件開發人員首先對根據模型自動生成的代碼進行完善，然后人工添加必要的實現代碼，最后編譯完成可運行的構件版本；③構件組裝。軟件開發人員按照系統總體架構及應用系統的PIM對構件進行拼裝，實現組裝構件；④系統搭建。將構件組裝、部署到構件運行結點，通過SQL代碼生成數據庫結構和表，就形成了一個基于用戶業務需求、通過驅動構件的特定領域內的企業信息管理系統軟件。

4 小結

通過對中藥飲片產業特點的分析，初步確定其企業發展戰略，即信息化、科技化技術在行業領域內的應用。采用先進的方式構建中藥飲片企業信息管理系統是規范行業信息化發展的有效手段。以模型設計為核心，基于MDA的中藥飲片企業信息系統的設計與實現，極大程度地減少了傳統開發方法中系統實現對手動編碼的高度依賴性;可以有效地解決當前企業信息系統開發過程中存在的用戶與系統分析設計人員交流障礙、系統分析文檔復用率低、系統實現周期較長等諸多問題;為中藥飲片企業快速實現信息化管理提供優質方案。MDA的核心是模型和映射規則，通過各階段模型間的映射以及少量人工策略實現模型轉換，并在模型轉換過程中可直接生成底層代碼，實現開發行為從編碼過程到建模過程的實質性轉變，從而實現模型層面的軟件開發與維護，為系統建立良好的可擴展性。

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TheInformationSystemDevelopmentofProcessedChineseMateriaMedicaEnterprisesBasedonModel-DrivenArchitecture

ZHANG Ji，ZHOU Jin-hai*

(InformationTechnologyInstitute，NanjingUniversityofTraditionalChineseMedicine，Nanjing210023,China)

Processed Chinese Materia Medica as the main form of Trditional Chinese Medicine enterprise products，the production situation has been lagging behind.To achieve modernized management of Processed Chinese Materia Medica enterprises，the advanced technologies and methods of enterprise information systems is needed，thus make Chinese characteristics meet international standards.The model-driven architecture supply norms and standards for the development of enterprise information systems，make the development of enterprise information systems more efficient，and data analysis more inherited value.This paper describes the key steps in the model-driven architecture guided standardization development of Processed Chinese Materia Medica enterprise information systems.

Processed Chinese Materia Medica enterprise information systems；Model-driven architecture，Enterprise modeling

2013-05-14)

江蘇省科技支撐計劃項目——工業部分(BE2011012)

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周金海，教授，研究方向：醫學信息學；E-mail：zhoujh2003@126.com