质量和功能目标驱动的大型复杂信息系统开发方法研究

论文摘要

随着计算机技术的不断进步，尤其是Internet及其上应用的快速发展与普及，信息系统应用已由单纯的事务处理逐渐扩展到社会各行各业的不同领域，其开发目的业已从提高组织内部效率和有效性、外部效率和有效性逐渐发展到支持内外综合以及增强组织之间的联系。总之，信息系统正在沿着网络化、集成化、大型化和复杂化的方向快速发展。信息系统发展的网络化、集成化、大型化和复杂化趋势使得信息系统所面临的应用环境已经开始从静态封闭逐步走向动态开放，软件开发的焦点和难点因此而主要集中于产品和项目的3个特征：高速、高度变化和高度不确定性。面对这种变化，传统的软件理论、开发方法和技术遇到了前所未有的挑战。尤其近年来，随着在大型复杂信息系统开发方面出现问题的逐渐增多和日益严重，有关大型复杂信息系统开发方法的研究引起了人们的高度重视，并已成为信息系统开发方法研究领域最为关键的问题之一。本文结合作者近年来在多个大型复杂信息系统开发方面所做的研究和实践工作，对大型复杂信息系统的开发方法进行了较为深入的研究和探讨，研究工作的主要内容包括：(1)系统地总结了信息系统开发方法学研究相关领域的发展历程和研究现状，尤其对信息系统开发过程模型、需求工程方法以及体系结构分析与设计等领域的研究现状进行了深入分析，指出了这些领域的研究不足和未来的发展方向。(2)从系统以及系统运动的角度出发提出了信息系统开发系统的六元结构概念模型和基本动态结构模型。(3)在对系统科学、复杂性科学基本原理与研究成果进行归纳和总结的基础之上，借助信息系统开发系统六元结构概念模型与基本动态结构模型对大型复杂信息系统开发过程中出现的各类复杂性科学问题，以及“大型复杂信息系统开发危机”问题产生的本质原因进行了较为深入而系统的分析和研究。(4)基于对大型复杂信息系统开发问题复杂性的深刻认识，借助复杂系统自组织演化理论对信息系统开发过程中的一些关键问题进行了重新认识，进而围绕信息系统与信息系统开发的概念内涵，信息系统开发的驱动方式与构造方式，以及信息系统开发过程中出现的“复杂性断层”等问题提出了一些新的认知观点。(5)针对大型复杂信息系统的开发环境与运行环境特征，基于对信息系统开发活动重新认识而形成的认知理论基础，通过对现有多种优秀系统开发方法的综合集成，提出了一套相对完整的，包括信息系统开发认知理论基础，方法理论基础，开发过程模型，组织结构模型和系统分析与设计方法体系在内的，以质量和功能目标为驱动的大型复杂信息系统开发方法。(6)根据质量和功能目标驱动的大型复杂信息系统开发方法的基本原理和具体内容，开发了相应支持工具的原型系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的、方法及主要研究工作
• 1.3 论文结构与组成
• 第二章 文献综述
• 2.1 信息系统、信息系统开发方法的基本概念及主要研究内容
• 2.1.1 信息系统的基本概念
• 2.1.2 信息系统开发方法的基本概念及主要研究内容
• 2.2 信息系统开发过程模型研究综述
• 2.2.1 基于自顶向下结构化生命周期思想的开发过程模型
• 2.2.2 基于软件生产自动化思想的开发过程模型
• 2.2.3 基于软件复用思想的开发过程模型
• 2.2.4 基于自适应理论、浑沌观的敏捷/自适应开发过程模型
• 2.2.5 统一软件开发过程模型
• 2.3 需求工程方法研究综述
• 2.3.1 需求工程的基本内容
• 2.3.2 代表性需求工程方法研究
• 2.4 软件体系结构研究综述
• 2.4.1 软件体系结构的有关定义
• 2.4.2 软件体系结构研究的主要内容与研究现状
• 2.5 小结
• 第三章 信息系统开发系统及其复杂性科学问题
• 3.1 系统的概念、特征与分类
• 3.1.1 关于系统的一般定义
• 3.1.2 系统的基本特征
• 3.1.3 系统的分类
• 3.2 信息系统开发系统
• 3.2.1 信息系统开发系统的基本概念
• 3.2.2 信息系统开发系统六元概念结构模型
• 3.2.3 信息系统开发系统基本动态结构模型
• 3.3 大型复杂信息系统开发的复杂性科学问题
• 3.3.1 复杂性科学研究的历史回顾
• 3.3.2 复杂性与复杂系统的概念内涵及其主要理论研究成果
• 3.3.3 大型复杂信息系统开发相关系统的定性表述
• 3.3.4 大型复杂信息系统开发的复杂性科学问题
• 3.4 关于复杂性研究的哲学思考
• 3.5 小结
• 第四章 质量和功能目标驱动的大型复杂信息系统开发方法
• 4.1 LCIS-QFGBMDDM方法的认知理论基础
• 4.1.1 关于信息系统概念内涵的再认识
• 4.1.2 关于信息系统开发概念内涵的再认识
• 4.1.3 关于信息系统开发驱动方式的再认识
• 4.1.4 关于信息系统构造方式的再认识
• 4.1.5 关于复杂性断层问题的再认识
• 4.2 LCIS-QFGBMDDM方法的方法理论基础
• 4.3 LCIS-QFGBMDDM方法的基本框架
• 4.3.1 开发过程模型
• 4.3.2 开发组织结构模型
• 4.3.3 系统分析与设计方法体系结构框架
• 4.4 小结
• 第五章 质量和功能目标驱动的企业工程方法
• 5.1 问题的提出
• 5.2 基于概念属性的结构化目标描述与识别方法
• 5.2.1 基本原理
• 5.2.2 目标的概念属性结构模型
• 5.2.3 目标的描述与识别
• 5.3 基于目标描述的方面（Aspect）的描述与识别方法
• 5.3.1 关于质量目标横切关注点问题的分析
• 5.3.2 方面（Aspect）的描述与识别
• 5.4 目标驱动的用例分析与建模方法
• 5.4.1 基本原理
• 5.4.2 目标驱动的用例分析与建模
• 5.5 用例驱动的目标分析与建模方法
• 5.5.1 基本原理
• 5.5.2 用例驱动的目标分析与建模
• 5.6 关于方面（Aspect）编织连接点的识别方法
• 5.7 小结
• 第六章 质量和功能目标驱动的应用工程方法
• 6.1 问题的提出
• 6.2 面向目标的体系结构建模图形语法
• 6.2.1 体系结构描述图元符号体系
• 6.2.2 体系结构描述的基本图形语法规则
• 6.2.3 体系结构建模精炼操作
• 6.2.4 体系结构建模目标冲突协调操作
• 6.3 基于图形语法面向目标的体系结构建模过程
• 6.3.1 过程框架
• 6.3.2 方面到体系结构的编织方法
• 6.4 基于等价理论的体系结构逻辑正确性验证方法
• 6.4.1 基本原理
• 6.4.2 体系结构建模精炼操作逻辑正确性验证方法
• 6.4.3 体系结构建模冲突协调操作逻辑正确性验证方法
• 6.5 质量和功能目标驱动的组件式体系结构评估方法框架
• 6.5.1 基本原理和过程框架
• 6.5.2 评估组件的应用策略
• 6.5.3 体系结构评估过程中的关键问题及其解决方法
• 6.6 体系结构模型到低层面向对象设计模型框架的映射方法
• 6.7 小结
• 第七章 质量和功能目标驱动的领域工程方法
• 7.1 问题的提出
• 7.2 基本原理
• 7.3 目标、用例特征模型以及参考体系结构模型库的描述方法
• 7.3.1 关于目标特征模型的描述方法
• 7.3.2 关于用例特征模型的描述方法
• 7.3.3 关于参考体系结构模型库的描述方法
• 7.4 可复用软件资产的生产与复用过程框架
• 7.4.1 可复用软件资产的生产过程框架
• 7.4.2 可复用软件资产的复用过程框架
• 7.5 小结
• 第八章 支持工具与典型案例研究
• 8.1 LCIS-QFGBMDDM tool原型系统的功能结构概述
• 8.2 LCIS-QFGBMDDM tool原型系统的设计原理概述
• 8.2.1 模型编辑服务基本设计原理
• 8.2.2 模型编辑服务的视图层设计概要
• 8.2.3 模型编辑服务的语义层设计概要
• 8.2.4 模型编辑服务的服务层设计概要
• 8.2.5 模型编辑服务的接口层设计概要
• 8.3 典型案例研究
• 8.3.1 案例描述
• 8.3.2 目标的识别与描述
• 8.3.3 方面的识别与描述
• 8.3.4 目标驱动的用例分析与建模
• 8.3.5 用例驱动的目标分析与建模
• 8.3.6 基于图形语法面向目标的体系结构分析与建模
• 8.3.7 体系结构模型的验证与评估
• 8.3.8 体系结构模型到低层面向对象设计模型框架的映射
• 8.3.9 可复用软件资产的生产
• 8.4 总结与展望
• 8.5 小结
• 第九章 结束语
• 创新点摘要
• 参考文献
• 附录A 会议调度系统体系结构建模过程
• 附录B 会议调度系统体系结构模型逻辑正确性验证过程
• 攻读博士学位期间发表学术论文及参加科研项目情况
• 致谢