曾凡勇 ，梅秀英 ，李 凡 ，劉 丹 ，趙 揚(yáng)

1.中國林業(yè)科學(xué)院科技管理處，北京 100091

2.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所，北京 100091

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

科研活動(dòng)是科研院所的主旋律之一，科研院所的科研活動(dòng)日益成為反映綜合實(shí)力的重要指標(biāo)。隨著國家科研投入和從事科研活動(dòng)的人員的不斷增加，科研院所的科研管理的壓力也越來越大。同時(shí)，建設(shè)高水平的科研院所，信息系統(tǒng)的建設(shè)是重要的一環(huán)，是提高科研管理的質(zhì)量和效益乃至建設(shè)知名的高水平的科研院所的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在網(wǎng)絡(luò)和通訊日益發(fā)達(dá)的今天，人們足不出戶就可以獲得信息、完成工作；實(shí)現(xiàn)辦公的電腦化、網(wǎng)絡(luò)化，也是實(shí)現(xiàn)科研管理現(xiàn)代化和信息化的重要內(nèi)容。

建立一套完善的科研管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以極大地提高管理效率，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供較科學(xué)的依據(jù)。一套較完善的研究院所的科研管理系統(tǒng)應(yīng)以項(xiàng)目管理為中心，涵蓋計(jì)劃、合同、成果、專利、資金、人員、設(shè)備等方面，并可關(guān)聯(lián)到辦公、人事、財(cái)務(wù)、設(shè)備等其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜。

科研管理系統(tǒng)是一個(gè)科研院所內(nèi)部管理的核心部分，包括人員檔案、機(jī)構(gòu)設(shè)置、項(xiàng)目申報(bào)、科研評估、成果管理、基金管理、科技統(tǒng)計(jì)、成果管理、專利管理、經(jīng)費(fèi)管理、報(bào)表管理等多項(xiàng)信息管理職能。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的提高和科研管理的規(guī)范化和制度化，建立一套適用于科研院所科研管理工作管理信息系統(tǒng)，已經(jīng)成為各大的科研院所較為迫切的需求。

用面向服務(wù)的思想來對系統(tǒng)進(jìn)行建模，使系統(tǒng)的各功能模塊能夠以服務(wù)的形式進(jìn)行劃分。由于系統(tǒng)計(jì)劃是基于JAVA 語言的Web 服務(wù)進(jìn)行開發(fā)的，所以能更加方便、快捷地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分層架構(gòu)，能夠使系統(tǒng)的開發(fā)符合SOA 的軟件架構(gòu)模式，從而使系統(tǒng)的軟件架構(gòu)具有SOA 的松散藕合及可重用的特性。系統(tǒng)中各角色通過系統(tǒng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)具體的操作服務(wù)，各功能模塊通過系統(tǒng)平臺與后臺數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，獲得所需的數(shù)據(jù)返回給請求方。由Web 服務(wù)的工作機(jī)理，結(jié)合三層分布式體系結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，細(xì)劃后的系統(tǒng)基本架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)基本架構(gòu)

2 系統(tǒng)服務(wù)模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)，簡單地說就是程序的編寫不是開始就逐條錄入計(jì)算機(jī)語句和指令，而是首先用主程序、子程序、子過程等框架把軟件的主要結(jié)構(gòu)和流程描述出來，并定義和調(diào)試好各個(gè)框架之間的輸入、輸出鏈接關(guān)系。逐步求精的結(jié)果是得到一系列以功能塊為單位的算法描述。以功能塊為單位進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其求解算法的方法稱為模塊化。模塊化的目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作簡單化。

圖2 科研管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

模塊化的主要方法是系統(tǒng)的分解和組合，模塊化的系統(tǒng)是由標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成的。模塊如何產(chǎn)生，能否有效地組合成系統(tǒng)，系統(tǒng)的分解和組合的技巧和運(yùn)用水平，是模塊化的核心問題。模塊化的目標(biāo)是建立模塊系統(tǒng)和對象系統(tǒng)。模塊化活動(dòng)的目標(biāo)或產(chǎn)物有兩個(gè)，即形成模塊系統(tǒng)和模塊化的系統(tǒng)。建立模塊系統(tǒng)是實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)的前提，形成模塊化系統(tǒng)則是模塊化的最終歸宿。

經(jīng)過對科研管理流程的分析，我們劃分出來主要的模塊功能有綜合辦公、人員管理、機(jī)構(gòu)管理、成果管理、項(xiàng)目管理、科研經(jīng)費(fèi)、報(bào)表管理、考核獎(jiǎng)勵(lì)、系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等。

1）綜合辦公模塊：提供信息發(fā)布、通知公告、新聞發(fā)布、政策法規(guī)、大事記、部門信息欄目等辦公功能，方便科研管理人員和科研人員瀏覽消息?？萍继幐鶕?jù)國家及上級單位的課題的研究要求，編制科研項(xiàng)目信息，并在“科研信息發(fā)布平臺中”向研究室相關(guān)的課題組發(fā)布科研項(xiàng)目信息。該信息主要包括研究內(nèi)容、顧客需求、以及相關(guān)的項(xiàng)目信息等等；

2）人員管理模塊：科研人員是科技活動(dòng)的主體，無論何種類型的科研項(xiàng)目，在申報(bào)、執(zhí)行與驗(yàn)收階段都必須有人員參加，同時(shí)院也要對科研人員進(jìn)行科研工作量的考核，因此對科研人員的管理方便了對科研人員的跟蹤與考核.科研人員管理可以由科研人員自行管理個(gè)人資料，一旦個(gè)人資料發(fā)生變動(dòng)，科研人員可以自己進(jìn)行修改，減輕了管理部門信息采集與維護(hù)工作的工作量；

3）機(jī)構(gòu)管理模塊：對國家級和省部級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程中心、研究所及中心的基本信息進(jìn)行管理，其中研究成果可由科研機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人登錄后自主更新；

4）成果管理模塊：成果分為論文、著作、專利、獲獎(jiǎng)等.可由研究人員隨時(shí)在線提交，待管理員確認(rèn)后，將不可修改.論文信息包括論文題目，發(fā)表論文的刊物名稱、出版年、卷、期、級別和論文頁碼、作者排序等；

5）項(xiàng)目管理模塊：能完成院級項(xiàng)目的在線申報(bào)、評審、中檢和結(jié)題.系統(tǒng)可以通過提醒和催辦的方式對在研項(xiàng)目進(jìn)行中檢、驗(yàn)收等操作.項(xiàng)目信息包括項(xiàng)目來源、編號、名稱、負(fù)責(zé)人、狀態(tài)、成果、研究周期、成果形式、經(jīng)費(fèi)等信息.科研人員登錄后可查閱個(gè)人項(xiàng)目情況，并要在線提交中期檢查報(bào)告、項(xiàng)目驗(yàn)收報(bào)告等資料，待科研管理員審核通過后該資料將不可修改.管理員可提交、修改、刪除、確定與項(xiàng)目相關(guān)的信息；

6）經(jīng)費(fèi)管理模塊：科研經(jīng)費(fèi)管理是科研工作的重要組成部分，本模塊旨在實(shí)現(xiàn)兩部分：一是實(shí)現(xiàn)科技處對科研經(jīng)費(fèi)的統(tǒng)籌管理，主要包括經(jīng)費(fèi)的收入統(tǒng)計(jì)、支出統(tǒng)計(jì)和綜合統(tǒng)計(jì)三部分；二是幫助課題負(fù)責(zé)人對項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的使用情況作記錄，使課題負(fù)責(zé)人清楚的了解其所管轄的項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)、批次及每筆支出的金額大小、用途等信息；

7）報(bào)表管理模塊：靈活提供各種查詢?nèi)肟冢?xiàng)目編號查詢、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人查詢、年度查詢、項(xiàng)目狀態(tài)查詢、研究周期查詢等，提供經(jīng)費(fèi)對比分析、年度項(xiàng)目立項(xiàng)分析等多種報(bào)表.用戶根據(jù)權(quán)限確定其查詢的范圍：科研人員只能查詢與個(gè)人相關(guān)的科研項(xiàng)目與成果，所及中心管理員可查詢整個(gè)所及中心科研數(shù)據(jù)，科研處與院領(lǐng)導(dǎo)可查詢?nèi)嚎蒲袛?shù)據(jù)及數(shù)據(jù)匯總、分類、對比分析等信息；

8）考核獎(jiǎng)勵(lì)模塊：考核項(xiàng)目的進(jìn)展情況和完成情況，對沒有按進(jìn)度進(jìn)行的項(xiàng)目，系統(tǒng)會發(fā)出警告，對于完成情況比較好的項(xiàng)目，會有相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)措施等；

9）系統(tǒng)管理模塊：由科研處管理員對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置、維護(hù)、管理及數(shù)據(jù)備份，對系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基本信息、賬號及用戶的權(quán)限進(jìn)行管理。權(quán)限管理主要包括權(quán)限元素的定制和權(quán)限的分配。權(quán)限元素制定就是以實(shí)際業(yè)務(wù)中的責(zé)任職權(quán)為原型，將其抽象為計(jì)算機(jī)可管理的最小單位——權(quán)限元素。權(quán)限分配就是按照實(shí)際工作中用戶擔(dān)任的職位、擁有的職權(quán)，分配給用戶對應(yīng)的權(quán)限元素。簡單說來，權(quán)限管理就是對資源操作的權(quán)限控制管理。定制權(quán)限元素的最終目的是為了分配給用戶與實(shí)際職權(quán)相一致的權(quán)限，權(quán)限分配有兩種途徑，一種是將某些權(quán)限賦予一個(gè)部門，則在該部門的所有用戶就同時(shí)、一次性的獲得了這些權(quán)限；另一種是直接給用戶分配權(quán)限，其中又有兩種方式：一是直接將權(quán)限元素分配給用戶，二是將某些權(quán)限元素存放在一權(quán)限組中，我們在這里稱權(quán)限組為角色，角色由一個(gè)或者多個(gè)權(quán)限組成，賦予用戶一定的角色即可使用戶得到該角色擁有的所有權(quán)限；

10）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊：包括項(xiàng)目來源與等級、論文級別、評分標(biāo)準(zhǔn)、工作量量化指標(biāo)體系和全院各部門信息等。

3 Web Services技術(shù)

Web Services是一種與平臺無關(guān)的、按標(biāo)準(zhǔn)語言描述并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和調(diào)用的自包含、自描述、松耦合的構(gòu)件集合，是一種在Internet 上使用的全新的分布式計(jì)算技術(shù)。它使用基于XML的消息處理作為基本的數(shù)據(jù)通訊方式，消除使用不同組件模型、操作系統(tǒng)和編程語言的系統(tǒng)之間存在的差異，使異構(gòu)系統(tǒng)能夠作為計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的一部分協(xié)同運(yùn)行。開發(fā)人員可以像創(chuàng)建分布式應(yīng)用程序時(shí)使用組件的方式，創(chuàng)建由各種來源的Web Services組合在一起的應(yīng)用程序。由于Web Services是建立在一些通用協(xié)議的基礎(chǔ)上，如HTTP（Hypertext Transfer Protocol, WWW服務(wù)程序所用的協(xié)議），SOAP（Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議），XML，WSDL（Web Services Description Language，Web服務(wù)描述語 言 ），UDDI（Universal Description，Discovery，and Integration，通用描述發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議）等。Web Services基于XML文檔進(jìn)行服務(wù)描述，服務(wù)請求和反饋結(jié)果，可以在Internet上通過HTTP協(xié)議進(jìn)行傳遞，很容易的被訪問和返回結(jié)果。Web Services是一種動(dòng)態(tài)的集成方案，所有的服務(wù)都可以通過UDDI標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)地被發(fā)現(xiàn)、綁定和使用，容易適應(yīng)系統(tǒng)的變動(dòng)，提高系統(tǒng)的靈活性和伸縮性。

使用Web Services技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成和過去使用其它面向函數(shù)和方法的技術(shù)進(jìn)行集成類似：在進(jìn)行初始設(shè)計(jì)的時(shí)候主要考慮不同應(yīng)用之間，系統(tǒng)不同模塊之間消息及數(shù)據(jù)傳遞的需求；根據(jù)具體需求設(shè)置相應(yīng)的接口，描述接口特性；針對不同應(yīng)用的平臺選擇相應(yīng)的Web Services組件，進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置；實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用的接口，進(jìn)行相應(yīng)調(diào)試；實(shí)際運(yùn)行，應(yīng)用程序間進(jìn)行協(xié)同調(diào)試。

使用Web Services進(jìn)行系統(tǒng)集成的基本模式（不同應(yīng)用之間），如圖3所示。

圖3 Web Services進(jìn)行系統(tǒng)集成基本模式圖

4 Web Services封裝模塊

基于web的科研管理系統(tǒng)需要它們的客戶端進(jìn)行交換和事務(wù)處理的功能。其中一個(gè)處理流程子需要和另外一個(gè)處理流程自動(dòng)地有機(jī)的整合起來，比如科研項(xiàng)目簽訂任務(wù)書以后，科研項(xiàng)目模塊就要和科研經(jīng)費(fèi)管理模塊的流程結(jié)合起來，數(shù)據(jù)在兩個(gè)模塊之間要進(jìn)行流轉(zhuǎn)。那么可以將組件層的模塊功能利用Web Services技術(shù)封裝成接口進(jìn)行發(fā)布, 采用XML 語言標(biāo)準(zhǔn)定義和描述數(shù)據(jù)，采用SOAP 協(xié)議進(jìn)行通信，使用XML 描述用戶請求信息，并且同時(shí)注冊到UDDI 注冊中心。而應(yīng)用層是服務(wù)請求者,它們查詢UDDI 注冊中心，獲取自己所需要的服務(wù)描述信息,然后利用該描述信息與服務(wù)提供者進(jìn)行通信，調(diào)用自己需要的接口。UDDI 注冊中心在這一過程中的中介作用是實(shí)現(xiàn)了服務(wù)的動(dòng)態(tài)查找和有關(guān)安全性的認(rèn)證。由于Web Services采取簡單的、易理解的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議作為組件接口描述和協(xié)同描述規(guī)范,完全屏蔽了不同軟件平臺的差異,無論是何種軟件平臺,都可以通過這一種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議進(jìn)行互操作，實(shí)現(xiàn)了較高的可集成性。當(dāng)檔案管理的核心業(yè)務(wù)被組件化之后，那么信息就能夠很方便地在不同的部門間共享，從而實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。大大簡化了開發(fā)的難度，加快了項(xiàng)目開發(fā)的速度，也便于系統(tǒng)的維護(hù)。

圖4 基于Web Services的科研管理信息系統(tǒng)流程圖

圖5 Web Services定義

如我們將項(xiàng)目管理模塊中的統(tǒng)計(jì)查詢功能封裝成Web Services并發(fā)布它，在這個(gè)功能中，我們有個(gè)通過項(xiàng)目類別、項(xiàng)目編號、項(xiàng)目名稱來檢索項(xiàng)目信息的功能。下面的代碼段說明了如何在WSDL中定義我們的Web Service，文件包括了一些定義Web服務(wù)的信息，比如說Web服務(wù)的名字，Web服務(wù)的端口綁定等等。Web Services定義如圖5所示。

使用Web Services開發(fā)向?qū)傻挠脕頊y試的客戶端例子程序，如圖6所示。

對應(yīng)相應(yīng)的Web Services方法，就會有Soap請求和響應(yīng)。如圖7所示。

圖6 Web Services測試

圖7 Soap響應(yīng)

上述描述了如何將已有的科研管理系統(tǒng)模塊的功能封裝為Web Services的過程，應(yīng)用相應(yīng)的Web Services來非常輕松的定義、發(fā)布、定位、訪問Web Services。

5 結(jié)論

實(shí)現(xiàn)科研管理網(wǎng)絡(luò)化，可以促進(jìn)科研信息資源共享，為決策層制定計(jì)劃和優(yōu)化運(yùn)行提供信息服務(wù)，提高科研管理工作的效率和水平。通過先劃分科研管理信息系統(tǒng)的模塊，然后將模塊封裝為Web Services 可以大大提高系統(tǒng)的開發(fā)效率，也使得該系統(tǒng)為一個(gè)開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、異構(gòu)的平臺，可以更靈活、更方面的使用科研管理的需求。

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