Проектирование информационной системы ВУЗа с использованием UML

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации. Информационные системы бывают разного назначения и масштаба. Также информационные системы отличаются по степени охвата сфер деятельности предприятия (учитывают ли они только бухгалтерию или также и склад, финансы, производство и т.д.).

Информационная система ВУЗа позволяет планировать учебный процесс, распределять нагрузку на кафедрах, вести списки преподавателей и студентов. Данная ИС предназначена для информатизации деятельности ВУЗа и повышения эффективности управления учебной деятельностью.

Целью курсовой работы является проектирование информационной системы ВУЗа с использованием методики объектно-ориентированного моделирования UML. 

 

 

1 Описание ИС ВУЗа

1.1 Характеристика

Студенты, организованные в группы, учатся на одном из факультетов, возглавляемом деканатом, в функции которого входит контроль за учебным процессом. В учебном процессе участвуют преподаватели кафедр, административно относящиеся к одному из факультетов. Преподаватели подразделяются на следующие категории: ассистенты, преподаватели, старшие преподаватели, доценты, профессора. Ассистенты и преподаватели могут обучаться в аспирантуре, ст. преподаватели, доценты, могут возглавлять научные темы, профессора - научные направления. Преподаватели любой из категории в свое время могли защитить кандидатскую, а доценты и профессора и докторскую диссертацию, при этом преподаватели могут занимать должности доцента и профессора только, если они имеют соответственно звания доцента и профессора.

Учебный процесс регламентируется учебным планом, в котором указывается, какие учебные дисциплины на каких курсах и в каких семестрах читаются для студентов каждого года набора, с указанием количества часов на каждый вид занятий по дисциплине (виды занятий: лекции, семинары, лабораторные работы, консультации, курсовые работы, ИР и т.д.) и формы контроля (зачет, экзамен). Перед началом учебного семестра деканаты раздают на кафедры учебные поручения, в которых указываются какие кафедры (не обязательно относящиеся к данному факультету), какие дисциплины и для каких групп должны вести в очередном семестре. Руководствуясь ими, на кафедрах осуществляется распределение нагрузки, при этом по одной дисциплине в одной группе разные виды занятий могут вести один или несколько разных преподавателей кафедры (с учетом категории преподавателей, например, ассистент не может читать лекции, а профессор никогда не будет проводить лабораторные работы). Преподаватель может вести занятия по одной или нескольким дисциплинам для студентов как своего, так и других факультетов. Сведения о проведенных экзаменах и зачетах собираются деканатом.

По окончании обучения студент выполняет дипломную работу, руководителем которой является преподаватель с кафедры, относящейся к тому же факультету, где обучается студент, при этом преподаватель может руководить несколькими студентами.

 

1.2 Анализ требований  к системе

Этап анализа является стратегически наиболее важным, поскольку остальные этапы направлены на то, чтобы наиболее эффективно достичь цели, поставленной на этапе анализа. Если разработанная система будет очень эффективно делать совсем не то, что нужно заказчику, проект в целом провалится. Поэтому при разработке современных информационных систем много времени уделяется анализу (моделированию предметной области).

Все основные виды деятельности такие как анализ, проектирование, тестирование выполняются на основе вариантов использования [3].

Диаграмма вариантов использования - это исходное концептуальное представление или концептуальная модель системы в процессе ее проектирования и разработки [4]. 

Суть диаграммы вариантов использования состоит в следующем. Проектируемая система представляется в виде множества сущностей или актеров, взаимодействующих с системой с помощью вариантов использования. [5].

Оформим требования к разрабатываемой системе в виде таблицы. В левую колонку поместим прецеденты, а в правую - действующих лиц, участвующих в прецеденте [6].

Таблица 1 -   Требования к ИСВ

составление учебного плана	деканат
предоставление расписания	деканат
сдача экзаменов, зачетов, курсовых	студент
выполнение дипломной работы	студент
защита дипломной работы	студент
преподавание дисциплин	преподаватель
написание диссертации	преподаватель
защита диссертации	преподаватель

Актеры и прецеденты  связаны между собой при помощи  ассоциаций.

Между прецедентами «составление учебного плана» и «предоставление расписания», «выполнение дипломной работы» и «защита дипломной работы», «написание диссертации» и «защита диссертации»  существует отношение включения, где «составление учебного плана», «выполнение дипломной работы», «написание диссертации»  - базовые прецеденты. 

Отношение включения означает, что в некоторой точке базового прецедента содержится поведение другого прецедента. Таким образом, базовый прецедент как бы заимствует поведение включаемых, раскладываясь на более простые прецеденты [6].

На рисунке 1 представлен пример завершенной диаграммы прецедентов информационной системы ВУЗа (ИСВ).

Рисунок 1 – Диаграмма прецедентов ИСВ

     2. Проектирование

2.1 Концептуальная модель

Концептуальная (содержательная) модель — это абстрактная модель, определяющая структуру моделируемой системы, свойства её элементов и причинно-следственные связи, присущие системе и существенные для достижения цели моделирования [9].

Для моделирования динамических аспектов поведения системы используются диаграммы деятельности системы. [2].

Диаграммы деятельности - частный случай диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних действий и деятельности. [8].

Если диаграмма вариантов использования дает «вид сверху» на функциональность системы, диаграмма действий UML, напротив, позволяет подробно иллюстрировать отдельный вариант использования и его сценарии.

Основные компоненты описания системы:

• функции (действия),

• символы «старт» и «стоп»,

• потоки управления,

• разветвители,

Диаграмма действий позволяет проиллюстрировать вариант использования с требуемой степенью подробности. На рисунке 2 показана диаграмма деятельности для процесса сдачи зачета, курсовой работы, экзамена.

 

Рисунок 2 – Диаграмма деятельности для процесса сдачи зачета, курсовой работы, экзамена

На рисунке 3 показана диаграмма деятельности для процесса согласования заявки.

Рисунок 3 – Диаграмма деятельности для процесса согласования заявки

 

 

2.2 Логическая модель

Центральное место в объектно-ориентированном программировании занимает разработка логической модели системы в виде диаграммы классов.

На этапе логического проектирования осуществляются детализация моделей использования, классов объектов, состояний, пакетов и разработка моделей взаимодействия объектов и деятельностей, которые определяют характер методов (процедур) обработки объектов.

Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектно-ориентированного программирования [10]. 

На рисунке 4 представлена диаграмма классов ИСВ.

Рисунок 4 – Диаграмма классов ИСВ

Ниже представлены подробные описания каждого класса.

Таблица 1 -  методы, реализуемые классом «Студент»

Название метода	Описание
Получить персональные данные	Получение информации о возрасте студента, какого он пола, его дате рождения, наличие или отсутствие детей
Получить информацию об успеваемости	Получение информации, показывающей является ли студент отличником, хорошистом или троечником
Получить информацию о стипендии	Получение информации о стипендии студента

Таблица 2 – методы, реализуемые классом «Группа»

Название метода	Описание
Получить список студентов	Получение информацию о кол-ве студентов в группе
Получить название факультета	Получение названия факультета, на котором обучается группа
Получить название специальности	Получите названия специальности, к которой принадлежит группа
Определить курс	Получение информации, на каком курсе обучается группа

Таблица 3 – методы, реализуемые классом «Учебный план»

Название метода	Описание
Получить данные по дисциплинам	Получение названия дисциплины, вид, кол-во часов, отведенных под нее
Получить название специальности	Получение получить название специальности, на которой будет преподаваться дисциплина
Получить результаты по формам контроля	Получение оценок полученных за экзамены и курсовые работы, а так же сообщения о наличии зачета

Таблица 4 – методы, реализуемые классом «Дипломная работа»

Название метода	Описание
Получить тему дипломной работы	Получение названия дипломной работы студента
Получить ФИО руководителя	Получение ФИО руководителя дипломной работы

Таблица 5 – методы, реализуемые классом «Кафедра»

Название метода	Описание
Получить название	Получение названия кафедры
Получить ФИО зав.кафедры	Получение ФИО заведующего кафедрой

Таблица 6 – методы, реализуемые классом «Преподаватель»

Название метода	Описание
Получить персональные данные	Получение информации о возрасте преподавателя, какого он пола, его дате рождения, наличии или отсутствии детей
Получить информацию о зарплате	Получение информации о зарплате преподавателя

Таблица 7 – методы, реализуемые классом «Диссертация»

Название метода	Описание
Получить название диссертации	Получение темы диссертации
Получить ФИО руководителя	Получение ФИО руководителя диссертации
Получить информацию о типе	Получение информации о типе диссертации (кандидатская, докторская)

Таблица 8 – методы, реализуемые классом «Категория»

Название метода	Описание
Получить название категории	Получение информации о категории преподавателя

Таблица 9 – методы, реализуемые классом «Звание»

Название метода	Описание
Получить звание	Получение информации о звании преподавателя

 

Для моделирования динамических аспектов системы используются диаграммы взаимодействий (последовательности).

Диаграмма последовательности (sequence diagram) — диаграмма, на которой показаны взаимодействия объектов, упорядоченные по времени их проявления. На рисунке 5 представлена диаграмма последовательности ИСВ.

.

Рисунок 5 – Диаграмма последовательности ИСВ

 

 

2.3 Физическая  модель

Физическое проектирование — это процесс описания компонентов, сервисов и технологий, используемых для получения решения. Его цель — сопоставить логический проект с рамками существующих технологий, изучить возможности реализации проекта и производительность приложения.

Диаграмма компонентов - статическая структурная диаграмма, показывает разбиение программной системы на структурные компоненты и связи (зависимости) между компонентами. В качестве физических компонентов могут выступать файлы, библиотеки, модули, исполняемые файлы, пакеты и т.п.

На рисунке 6 представлена диаграмма компонентов.