软件工程设计在江西省产学研平台建设中的应用

2013-10-10肖忻江西省工业和信息产品监督检验院南昌市330077

江西通信科技 2013年2期

肖忻江西省工业和信息产品监督检验院南昌市 330077

0、引言

随着计算机应用领域与范围的急剧扩大与深入,社会各界对计算机软件在其规模、复杂程度以及需求量等方面的要求越来越高,而计算机软件在其稳定性、可靠性、可维护性等方面不能满足用户的情况也越来越突出,导致“软件危机”现象日趋严重,对计算机应用的继续发展产生很大影响。因此，开发一个软件时运用软件工程的方法显得越来越重要和不可或缺。实践证明，运用软件工程可以在很大程度上解决以下突出的问题：（1）开发的软件正确反映用户要求；（2）正确评价软件质量；（3）控制开发成本和进度；（4）日后的维护和升级。本文将利用软件工程设计，结合软件的生存周期和软件危机，分析我省产学研平台建设中可能出现的问题，给出平台建设的一般性过程，并论述系统开发及功能的实现。

1、软件工程与产学研发展概论

1.1、软件工程的发展

1.1.1、软件危机与软件工程

伴随着计算机的广泛应用，人们需要的软件越来越多，而且趋向大型化和复杂化，使软件开发变得越来越复杂，软件危机现象日益严峻，主要体现在以下几个方面：一是软件不能正确反映用户需求，二是软件质量难以正确评价，三是软件开发成本与进度难以控制，四是软件难于操作维护。当社会需要某一种科学或技术时，这种需要就会变成一种强大的推动力量。为有效控制软件危机的发生，在1968 “软件工程”这个名词第一次被人们提了出来，它的中心目标就是把软件作为一种物理的工业产品来开发，要求采用工程化的原理与方法对软件进行计划、开发与维护。从此，软件工程作为一门学科正式诞生，人们开始了软件工程的研究。

随着软件技术的发展，软件工程的研究范围和内容也在不断变化和发展。其发展经历了如下3个阶段：

第一阶段，即传统软件工程阶段：20世纪70年代，为了解决软件项目失败率高、错误率高以及软件维护任务重等问题，人们提出软件开发工程化的思想，希望使软件开发走上正规化的道路，并努力克服软件危机。形成了软件工程的概念、框架、方法和手段。

第二阶段，即过程软件工程阶段：80年代末逐步发展起来的面向对象的分析与设计方法，形成了完整的面向对象技术体系，使系统的生存周期更长，适应更大规模、更广泛的应用。这时，进一步提高软件生产率、保证软件质量就成为软件工程追求的更高目标。软件开发开始进入以过程为中心的第二阶段。这个时期人们认识到，应从软件生存周期的总费用及总价值来决定软件开发方案。在重视发展软件开发技术的同时，人们提出软件能力成熟度模型、个体软件过程和群组软件过程等概念。软件开发过程从目标管理转向过程管理。

第三阶段，即构件软件工程阶段：进入20世纪90年代以后，软件开发技术的主要处理对象为网络计算和支持多媒体信息的WWW。为了适应超企业规模、资源共享、群组协同工作的需要，需要开发大量的分布式处理系统。这一时期软件工程的目的在于不仅提高个人生产率，而且通过支持跨地区、跨部门、跨时空的群组共享信息，协同工作来提高群组、集团的整体生产效率。因整体性软件系统难以更改、难以适应变化，所以提倡基于部件（构件）的开发方法，即部件互连及集成。同时人们认识到计算机软件开发领域的特殊性，不仅要重视软件开发方法和技术的研究，更要重视总结和发展包括软件体系结构、软件设计模式、互操作性、标准化、协议等领域的重用经验。软件重用和软件构件技术正逐步成为主流软件技术。

1.1.2、软件生存周期

软件工程强调使用生存周期方法学和各种结构分析及结构设计技术。它们是在70年代为了对付应用软件日益增长的的复杂程度及用户对软件产品经常不满意的状况而发展起来的，进而产生了生存周期的概念。任何软件都是从最模糊的概念开始的，从概念提出的那一刻开始，软件产品就进入了软件生命周期。在经历需求、分析、设计、实现、部署后，软件将被使用并进入维护阶段，直到最后由于缺少维护费用而逐渐消亡。这样的一个过程，称为"生命周期模型"（Life Cycle Model）。典型的几种生命周期模型包括瀑布模型、快速原型模型、迭代模型等等

1.2、软件工程的基本原理与方法论

1.2.1、基本原理

自从1968年提出“软件工程”这一术语以来，研究软件工程的专家学者们陆续提出了100多条关于软件工程的准则或信条。美国著名的软件工程专家巴利·玻姆（Barry Boehm）综合这些专家的意见，并总结了美国天合公司（TRW）多年的软件开发的经验，于1983年提出了软件工程的七条基本原理。玻姆认为，这七条原理是确保软件产品质量和开发效率的原理的最小集合，它们是相互独立、缺一不可的，同时，它们又是相当完备的。这七条原理如下：

（1）用分阶段的生命周期计划严格管理。

（2）坚持进行阶段评审。

（3）实行严格的产品控制。

（4）采用现代程序设计技术。

（5）结果应能清楚地审查。

（6）开发小组人员应少而精。

（7）承认不断改进软件工程实践的必要性。

1.2.2、方法论

软体工程的方法有很多方面的意义。包括专案管理，分析，设计，程序的编写，测试和质量控制。软件工程师软体设计方法可以区别为重量级的方法和轻量级的方法。重量级的方法中将会产生大量的正式文档，如ISO9000，CMM和统一软体开发过程（RUP）。轻量级的开发过过程没有对大量正式文档的要求，如极限编程（XP）和敏捷流程（AgileProcesses）。重量级方法呈现的是一种防御型的姿态，在应用重量级方法的软体组织中，由于软体项目经理不参与或者很少参与程序设计，无法从细节上把握项目进度，因而会对项目产生恐惧感，不得不要求程序设计师不断撰写很多“软体开发文档”，重量级方法合于大型的软体团队（数十人以上）使用。而轻量级方法则呈现“进攻型”的姿态，这一点从XP方法特别强调的四个准则—“沟通、简单、反馈和勇气”上有所体现。轻量级方法适合小型的软体团队（几人、十几人）使用。

1.3、产学研简介

1.3.1、什么是产学研

“产”指企业，“学”指高等院校，“研”指科研机构。技术创新的本质特征是技术与经济的结合，国家技术创新体系的主要构成为：企业、高等院校、科研结构、政府部门、中介机构等。其中，企业是技术创新的主体，是该系统的核心部门，而高等院校、科研机构在科研、成果、育人、信息等方面有着明显优势，所以，三者之间的相互结合的创新模式日益促进着科技与经济的发展。当今社会经济发展的科技化、国际化和高度专业化趋势，使企业从事科技开发活动需要与外界进行大量的技术、人才、信息、奖金和物质交换，与智力、知识、信息资源丰富的大学、科研院所的交流与合作成为企业提高技术创新能力的必然选择。产学研合作是科研、教育、生产不同社会分工在功能与资源优势上的协同与集成化，是技术创新上、中、下游的对接与耦合，其符合社会生产发展和技术创新规律，具有很强的技术创新机制，是优化企业科技行为的有效实现形式和途径。

1.3.2、产学研的发展现状

产学研合作教育模式由美国辛辛那提大学工程学院教务长赫尔曼·施奈德开创，他于1906年在辛辛那提大学推行了第一个合作教育计划。1983年成立世界合作教育协会。我国于上世纪80年代后期引进合作教育。目前，这种合作模式已由当初单纯的人才培养，发展成为集人才培养、资源整合、合作创新等于一体的服务体系，从实践来看，我国现有的产学研结合模式已基本囊括了世界主要发达国家较为成功的合作模式，并结合我国实际，不断创新模式，产学研结合进一步向纵深发展，成为实质性生产要素的内在联合，产、学研双方都能充分发挥自身的优势和潜力，合作成果既体现了学术价值，又创造了经济效益，有力地直接推动了社会经济的发展。

1.3.3、建设产学研平台面临的几个关键问题

当前，正是我国经济社会发展的黄金时期，因产学研合作不顺利而导致的一系列问题应当引起高度重视。其表现如下：高校院所科技资源利用率低，企业单位创新需求旺盛，共享机制不健全。一方面我国高校院所科技资源异常丰富，而使用率却差强人意，我国高校院所科技人力资源的总量达到4200万人，研发人员的总数已经达到105万人，分别居世界第一位和第二位，根据科技部的有关资料显示目前我国拥有价值50万元以上的仪器设备达数万台以上。“十一五”期间，我国财政科技投入5000多亿元，是“九五”时期的两倍多，年均增速为17.4%。我国高校目前虽然每年取得的科技成果在上万项，但真正实现成果转化与产业化的还不到1/10。我国从1985年至今已经拥有专利成果300多万项，但实际转化率不足20%。另一方面，广大中小企业科技创新需求旺盛，我国中小企业数量超过800万家，占企业总数99%以上，而所拥有的科技资源数量却严重不足，在人才引进、成果转让、难题需求、设备使用等方面有迫切需求。最后就是共享机制不够完善，随着国家以对科技基础条件的投入不断加大,各地的科技资源共享平台也得到快速发展,到目前为止全国已建成几千个科学数据库、大型科学仪器协作网、国家和省市级重点实验室及工程技术研究中心等科技资源平台，但由于长期受到老的观念和机制的约束等原因，我国在科技资源平台共享的整体水平不高,缺乏相互交流沟通,没有形成面向大社会的数据共享。

1.4、产学研平台在省内外发展概况

自从2004年7月国务院发布由国家科技部、发展改革委等四部委联合编制《2004—2010年国家科技基础条件平台建设纲要》以来,各地政府都在积极响应,按照“整合、共享、完善、提高”的要求,有效调控增量投资,激活存量资源,尽最大限度发挥现有资源的潜能。从国家层面来看，到目前年止，已建成和在建的大型科学设施有20多项,正在运行的国家重点实验室有182个,已初步掌握了自然学科技术资源的种类、分布和丰度等基本情况,收集了37万份农作物种质资源，12万份林木种质资源和37000多株微生物种质资源等大量自然科技资源。已建立采用共享模式国家大型科学仪器设备中心有10多家，建成气象、测绘、地震、水文、林业和农业等12个科学数据共享中心，还有建成科技文献共享平台,成果转化共享平台和网络环境平台。如在北京、上海、广州、四川、福建等10多个城市已建立了大型科学仪器设备协作共用网,较大幅度地提高了现有仪器设备的利用率,为支撑各科技领域开展研究活动奠定良好的基础,但目前科技管理体制的条块分割等方方面面的原因,科技资源的建设仍存在着重复建设和利用率低下问题,有资料报道我国的科学仪器设备的数量比欧盟15国的总量还多,但大多“闲的发慌”设备的利用率不到25%甚至更低。

我省目前有各类科研机构达到580个，直接从事科技活动人员达到7.27万人；全省研究与试验发展经费（R＆D）支出达到48.9亿元（2007），占GDP的比例达到0.89%，地方财政科技拨款达到8.8亿元；组织实施省级以上各类科技计划2万余项，其中承担国家973、863、科技支撑等重大科技计划1000余项；专利授权总量16755件，年均递增10%左右；登记科技成果9000多件。我省各类中小企业数量也达到98万家，在人才、科研成果、设备使用等方面存在迫切需求，为此我省也组建了大型仪器协作网、中小企业服务平台等各类专业性和综合性网络服务平台十多个。

2、软件工程与江西省产学研平台

2.1、软件工程在平台建设中的应用与创新

互联网在全球的迅速普及和发展，产学研平台等科技服务网站与其他网站一样迅猛增加，互联网具有开发性、国际性、实时性、互动性和低成本的特点。在我国尤其是我省产学研平台在规模和实际运作中不断成熟和增长，但其开发水平和建设理念仍因各种因素的局限而处于网站建设的可靠性、可维护性而得不到充分保证，缺乏流通性，难以满足产学研对接需求，陷入了与软件危机相似的网站危机境地，具体来讲，产学研平台建设中存在网站不能清晰反映产学研对接需求的各个环节、信息不全面、不能吸引浏览者的注意力等。

根据上述分析可以看出，充分运用软件工程设计的原理和方法，建立一个全面、经济、实用、安全、高效、稳定的产学研平台网站，是对现有科技资源共享平台建设与发展的重大创新。

2.2、平台设计创新

作为特殊的计算机应用，产学研平台网站的建设除应具有传统的计算机信息系统开发所有的一般性特征之外还具有自身服务对象的特点。结合软件工程中生存周期的原理，产学研平台设计创新体现如下：

2.2.1、电子信息与电子商务相结合：充分结合电子信息网站时效快、容量大、覆盖面广、交互性强、表现手段多样与电子商务网站管理智能化、自助化、网络与通讯互联、网上交易性强、扩展性好的优点。

2.2.2、多层次资源共享：一是物理资源的共享,包括大型精密仪器、设备和实验条件等的共享;二是信息资源的共享,包括文献、图书、资料、科学数据等的共享;三是人才资源的共享，包含技术人才、商业人才、社会人才等的共享。

2.2.3、经济、政策杠杆调节科技资源共享：随着政府部门各项制度的健全和科技体制改革的深入,运用营销和政策引导相结合的模式来进行建设促进公共科技资源共享与企业需求相对接的服务平台;使平台能够在较为宽松的经济、政策条件下全力、高质地完成其职责范围内的资源集成共享、供需对接、运行管理和维护升级等工作。

2.3、江西省产学研平台开发过程

依据网站所涉及到的服务、工作性质、服务对象，为其网站定位、规划如下：

2.3.1、网站重点：加强的服务职能，进一步实现网络信息资源共享。整合各大专院校、科研院所科研人才、科研成果和科研设备资源并提供相关查询，及时发布中小企业发展中的技术需求等相关信息。

2.3.2、建站目标

江西科技资源共享，互动交流，实时信息发布。

技术目标：①易增加、修改、删除和维护； ②资源安全；③数据应用速度快；④可扩展能力强；

2.3.3、建设规划

在网站建设中，排除以往网站内容纤薄和浩大繁琐的弊病，加强其实用性的服务功能，全力塑造网站特色，使其在内容、形式、技术方面都达到一流水平，成为高品质的行业服务网站典范。我们为自身网站建设提供以下一些规划建议：

A、制作中文版网页，达到网站形象及文化的广泛宣传，以达到服务市场创造良好的经济效益和社会效应的目的。让更多的投融资机构、企业顾客、大专院校、科研院所、合作伙伴和访问者了解到江西技术创新资源，形成交流互助，搭建一个对外服务交流合作的窗口。

B、主页是浏览者上网之后看到网站的第一个内容，它是网站的门面。一个好的首页会给访问者留下深刻的印象，并吸引他对站点内容的进一步浏览。整个网站平台风格以页为标准，统一协调，形成一个完整的网站风格体系，实现各栏目及内容的完整、统一。依托对技术创新服务对象和服务理念的认识，我们认为主页以风格简洁、美观、大方为主，色彩清新雅致。采用动态的图层创意效果加上合理的栏目布局和网站各应用模块的功能实现，体现出一个高效务实诚信完善的服务体系。

C、结合网站服务要求，页面的按钮编排突出人性化、智能化、直观化的特点，为使用者操作方便着想。

D、整个网站的设计采用图文混排的形式，增加视觉感。

E、网站管理采用最新的网页自动生成、更新系统。

2.4、功能实现

2.4.1、网站管理发布系统

系统概述：

网站中部分采用网站动态信息发布，此系统需要经常变动系统信息，如：项目交易、供求信息等各个子模块的信息资料集中管理，并通过这些信息的共性进行分类，最后系统化、标准化发布到网站上。网站信息通过操作简单的界面加入数据库，通过已有的网页模板格式与审核流程发布到网站上。在网站建成后，将减轻网站更新维护的工作量和更新的时效性，通过网络数据的引用，将网站的更新维护工作简化到只需录入文字和上传图片，从而使网站的更新速度大大加快，大幅度的加快信息的传播速度，也吸引留住更多的用户群。

2.4.2、系统详细介绍

a）信息的发布：通过新闻后台管理系统，管理员只用进行简单的操作便可以实现更新前台的新闻内容及图片，在发现发布的信息有错误信息或失效信息时，还可以及时的对它进行修改或删除。该系统让管理员能及时而又简单的对网站进行操控。

b）信息查询功能：为网站设计出查询系统，为浏览者提供方便、快捷的信息获取方式。

c）会员管理系统：此栏目为动态，当网站上有一部分信息是限制访问，有一些栏目只有会员才可以参与，或者与实际经营相配合，需要从网站上招募一些会员时需要用到的，或者就是公司需要有一批关心这种技术的人的详细资料，定期向他们发布一些消息，一些他们感兴趣的活动，从而在他们身上把公司的产品信息宣传出去。企业通过这个系统对会员资料进行管理，并借此为会员提供其它服务，以此作为企业盈利的途径及配合其它系统进行服务、产品的宣传推广。

d）邮件群发：邮件群发系统是网站管理员与会员沟通以及企业推广产品的工具。网站管理员可选择不同类型的会员群发邮件，邮件内容可以是文本格式，也可以是HTML页面格式。

e）系统的后台管理：后台管理采用文字录入的方式，只用进行文字输入或文字粘贴和图片的选择，就能实现前台的信息、图片的生产和排版，并且自动排序。

2.4.3、功能模块介绍

a）每栏目信息能够按类别显示，方便浏览者浏览与查找；

b）系统可以提取最新的信息在首页或栏目首页显示，并且信息目录按照时间倒序显示，使浏览者看到的永远都是网站上的最新信息；

c）能够定义推荐信息，被定义的信息能够始终在首页或目录的最前端显示；

d）系统支持信息标记功能；

e）信息按照目录、详细情况两级显示。系统自动为目录分页，浏览者能够在任意页间跳转；

f）信息支持点击量记录，实时掌握信息的浏览量；

g）信息支持类别、关键字等多种方式的查询，便于浏览者方便的找到所需的信息；

h）系统能够自动为信息标记发布日期。

i）整合信息管理平台，平台操作界面简洁方便，易于管理；