图书馆管理信息系统的分析与设计.docx

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图书馆管理信息系统的分析与设计

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图书馆管理信息系统的分析与设计

软件工程领域

二十一世纪，无论是通信技术、计算机网络技术，还是数据库技术、信息管理技术，都取得了巨大的发展，全球各个国家逐步开始推行数字化信息建设工程。

图书馆资源是数字化信息建设中的重要资源，它蕴藏着大量的信息资源，具备大吞吐量、高利用率的特性，有机连接着教育、科技和其他产业，是新时代科技文化知识的数据中心。

信息网络时代的到来，人类各种信息需求日夜俱增，图书资源的规模及数量成倍增加，图书馆变得越来越庞大复杂，就需要越来越多的管理人员，但要对图书资源进行科学、动态、高效的管理，还是必须建立一套高效成熟的体系和机制。

研发一套图书馆管理系统软件就是这套体系和机制的核心部分，也是加强图书馆资源信息网络化建设的主要课题。

该论文绪论部分介绍了课题研究背景、国内外研究情况以及研究内容和论文结构；接着引入管理信息系统、面向对象方法、数据库技术等相关技术；然后根据图书馆图书信息化管理与控制流程，对系统开始各种需求分析，也就是业务需求分析、数据需求分析、功能需求分析、非功能需求分析，并设计出了图书管理系统的业务数据流程图及用例图；论文最后着重进行系统设计，其中包含了总体设计、功能模块设计和数据库设计。

总体设计由系统体系结构设计、系统功能架构设计两大部分组成；功能模块设计由流通管理、系统管理、基础信息管理、编目管理、采访管理五部分组成；数据库设计由数据库概念设计、主要数据表设计两部分组成。

关键词：

图书馆管理统一建模语言软件建模信息管理数据库技术

AnalysisandDesignofLibraryManagementInformationSystem

SoftwareEngineering

GraduateStudent：

QianmaoshaAdviser:

Yuqin

Intwenty-firstCentury,boththecommunicationtechnology,computernetworktechnology,anddatabasetechnology,informationmanagementtechnology,topromotetheconstructionofdigitalinformationengineering.Libraryresourcesareimportantresourcesintheconstructionofdigitalinformation,itcontainsalargeamountofinformationresources,withwitheducation,technologyandotherindustries,isthescientificandculturalknowledgeofdatacenterinthenewera.Thecomingofinformationage,informationdemandandallincrease,thesizeandthenumberofbookresourcesmultiplied,libraryisbecomingmoreandmorecomplex,theneedformoreandmoremanagementpersonnel,butshouldbescientific,dynamic,efficientmanagementoflibraryresources,mustestablishasetofeffectivematuresystemandmechanism.Thecorepartoftheresearchanddevelopmentofalibrarymanagementsystemsoftwareisthesetofsystemandmechanism,butalsostrengthenthemainsubjectintheconstructionoflibraryresourcesinformationnetwork.

Thepaperintroductionpartintroducesresearchbackground,researchsituationatintroducethemanagementinformationsystem,objectorientedmethod,thedatabasetechnologyandrelatedtechnology;thenaccordingtothelibraryinformationmanagementsystemandcontrolprocess,thesystembegantoallkindsofneedsanalysis,isalsothebusinessneedsanalysis,thedatademandanalysis,functiondemandanalysis,nonfunctionalrequirementsanalysis,anddesignaservicedataflowdiagramandusecasediagramlibrarymanagementsystem;finally,focusesonthesystemdesign,includingtheoveralldesign,functionmoduledesignanddatabasedesign.Theoveralldesignofthesystemarchitecturedesign,systemfunctionstructuredesignoftwoparts;thefunctionmoduledesignbythecirculationmanagement,systemmanagement,basicinformationmanagement,inventorymanagement,interviewmanagementoffiveparts;databasedesign,databasedesignbytheconceptofmaindatatabledesignintwoparts.

KeyWords:

LibraryManagementUnifiedModelingLanguageSoftwareModelingInformaionManagementDatabaseTechnology

1.绪论

1.1课题研究背景

传统的图书管理方法，是采用人工检索这种低效方式来处理，随着图书馆规模的日益剧增，图书的数量成指数增长，管理人员如果采用人工检索方式来查阅这些庞大的资源，将变得非常艰难，可以说是一件不可行的事情[3]。

为了减少图书管理员的人员规模，降低图书管理人员的工作强度，提升图书资源管理的效率，必须开发一个图书管理系统对图书资源进行科学的控制与管理，动态地储存、检索、借阅。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

在国外，人们意识到图书管理系统的重要性，深知图书管理人员工作中离不开图书管理系统，来管理与控制图书资源。

随着读者数量和种类的增加，以及图书资源规模的扩大，对图书管理系统的功能和性能提出了巨大的挑战，各知名软件开发商在激烈的市场竞争下，积极打破传统瓶颈，不断应用新技术来研发更具备市场前景的图书管理系统软件。

图书管理系统经历了一系列的发展历史，最初网络技术还未起步，图书管理系统是单机版的，不能连接其他电脑，功能单一[5]；二十世纪九十年代初，局域网诞生了，随之出现了CS（clientserver）模式的图书管理系统，该模式集中管理了图书资源，在共享性和互动性方面取得了一定的进步，但还是存在一些不足，比如说系统平台的移植扩张性差，功能裁剪伸缩性差，以及图书资源的共享性很局限等等，这样就不能满足图书馆规模的不断扩大、图书资源逐渐增加带来的用户需求[6]；后来伴随着面向对象方法的软件工程理论出现，以及全新的软件模式---基于Web技术的BS（browserserver）模式诞生，图书管理系统朝着全新的BS模式发展，开辟了一个新时代，该模式下的图书管理系统具有分布式访问、平台可移植性强、功能伸缩性大和强大开放性等一系列的优点。

当前许多知名软件公司基于BS模式开发了各自的图书管理系统产品，比如SIRSI旗下的UNICORN、EXLIBRIS的ALEPH以及INOVATIVE的MILLENNIUM产品[7]。

最近十年，国外的各种图书馆蕴藏着巨量的图书资源，传统的借阅方式无法满足其价值需求，为此纷纷寻求增值方式，来开辟全新的图书馆特色服务。

一种方式就是依靠图书馆的图书资源，开拓独具特点的电子图书、电子杂志期刊、目次特色服务等；另外一种方式就是通过办理VIP会员卡、售卖积分卡或点卡，来提供新型服务，该服务衍生出一种网络自助服务，也是当前国外图书管理系统的一种主要服务类型。

1.2.2国内研究现状

1.3论文主要研究内容和结构

论文框架如下:

第二章相关理论技术介绍，涉及到管理信息系统技术、面向对象方法理论、数据库技术。

第三章对图书管理系统开始各种需求分析，包括业务需求分析、数据需求分析、功能需求分析、非功能需求分析，并设计出了图书管理系统的业务数据流程图及用例图。

第四章对图书管理系统进行系统设计，该章是论文的核心，首先是总体设计，包含了系统体系结构设计、系统功能架构设计；其次是功能模块设计；最后是数据库设计。

第五章是本论文的总结和进一步研究的课题方向。

2.相关理论与技术概述

2.1管理信息系统介绍

20世纪70年代初，WalterT.Kenevan首次提出了管理信息系统（MIS，即ManagementInformationSystem的缩写）的概念：

“无论以正规的书面形式，还是随意的口语形式，只要及时向公司领导、普通员工、公司外相关人员传递历史的、当前的、将来的与企业管理有关的信息，辅助所有人管理公司，决定公司的发展策略与方向[11]”。

这里突出了一个观念，即信息决定策略，但并未说明使用网络技术和数据库技术。

十年之后，西方知名大学（明尼苏达州大学）的管理学教授高登戴维斯（GardonDavis），也就是学界公认的管理信息系统之父，提出了相对完全的概念：

“基于计算机软硬件技术、信息网络技术、数据库技术等先进技术，为企业获取完整的信息，并致力于控制管理、分析决策企业的一套系统[12]”。

这里详细地诠释了管理信息系统的构造、功效和目标，为后续发展打下了基础。

管理信息系统基于计算机实体（包括软件和硬件）、数据交换设备、无线通讯设备等，为企业管理者和相关人员获取原始信息，并进行一定的加工处理，最后储存在相关数据库中，并在第一时间传递出来。

这样企业的高层管理人员能做出正确的公司决策，中间管理人员可以严格地传达公司策略和领导思想，最下层的员工可以一致地执行策略。

这样的管理信息系统不再单纯地被看作为一套计算机系统，人们通常认为是一套集成信息、人、企业管理为一体的综合系统，对于复杂的信息，通常需要采用数学建模技术对原始数据进行建模处理，得到更为直观，更加可用的二手数据，因此可见，信息、管理以及系统是管理信息系统的基本元素。

20世纪80年代至90年代，企业通常基于报表形式来完成单一业务的数据记录、计算处理，最后储存在计算机中，这时候都是单个计算机处理和存储，功能单一，所以应用也局限在工资表、财务表、资产表等等，这个阶段是管理信息系统的萌芽阶段[13]；90年代初至90年代中期，随着数据库技术的发展，数据库系统逐渐应用在管理信息系统中，除了完成单一的业务报表处理，新型系统对复杂数据进行过滤、建模、处理、储存，在企业生产管理领域、企业财务管理领域、水电缴费领域等方面取得了巨大的进步和应用。

这种系统大大地提升了管理效率，使得企业发展迅猛，产生了巨大的经济利润，这是管理信息系统的生长阶段[14]；自90年代中期以来，局域网、广域网、城域网技术越来越成熟，并渗透在各个领域，高速率、宽带宽的计算机网络，分布式数据库，大储存介质的出现，使得管理信息系统从CS（clientserver）模式发展为BS（browserserver）模式，人们更加方便的分享和使用这些数据信息[15]。

随着多媒体技术的发展，网络安全技术的进步，管理信息系统的应用领域越来越宽阔，这就是管理信息系统的成熟阶段。

2.2面向对象相关理论

面向对象编程技术是在对软件系统业务环境分析与考察的基础上采用面向对象的技术将事物进行抽象和封装处理，其核心概念是类与对象，其中类定义了一组具有类似特性的事物的共性特征，对象则是在类的基础上对软件业务环境中特定事物的具体表达，同时各个类结构之间可以继承、多态等方式进行组织，并最终实现对现实世界的软件表达。

本系统采用完全面向对象的软件开发模式进行设计，因此本节对面向对象的相关理论与概念进行分析，包括类、对象、消息以及面向对象软件开发的基本特征等。

2.2.1面向对象的基本概念

1．对象（Object）

在面向对象编程技术中，对象是对实际环境中事物的具体表达形式，例如一本图书、一名读者、一个管理部门等都可以采用对象来表达，对象可以表示简单的事物，同时也可以表示内部结构极为复杂的事物。

在对象中通过事物的描述数据和用于操作事物的动作构成，其中描述事物的数据被称为属性（Attribute）[17]，用于操作事物或修改事物属性状态的操作被称为方法（Method）或函数（Function），属性和方法构成了对象的主体内容。

在面向对象程序设计与开发过程中，开发人员可以将对象看做独立的程序功能模块，多个对象之间的功能相互调用是完成程序核心功能的途径，应用程序的功能是通过对象之间的方法调用来实现的。

2．类（Class）

在面向对象的程序设计中，除了对象之外，另一重要的概念是类，类是用于创建对象的模板，在类结构中包含了一组通用的属性和方法，是对同一类型对象的高度抽象[18]，在程序设计与开发过程中首先需要在软件业务环境分析的基础上进行类结构定义，随后通过将类实例化为对应的对象，并通过对象之间的信息交互来完成应用程序的功能。

同时，在类结构中还包含了继承、集合等关系，即不同的类结构之间可以子类或部分类的方式类进行组织。

3．消息（Message）

在面向对象程序设计过程中，对象之间的功能调用是通过作为调用方的对象向被调用对象发送消息[19]，并由后者的内部方法来执行相关逻辑操作来实现，消息是完成逻辑处理的重要触发条件，通常包含了接收消息的目标对象、消息名称以及消息内部数据等。

2.2.2面向对象的基本特征

面向对象程序设计技术的基本特征主要包括封装性、继承性以及多态性等方面，这些特征是进行面向对象程序设计的核心与关键，其详细内容介绍如下：

1．封装性（Encapsulation）

通过对业务环境中的事物进行类结构封装可以实现将事物基本特征与行为的内部隐藏，外界只需要了解对象或类的功能方法调用接口即可实现对类或对象的操作行为，这种对内部数据结构的封装与隐蔽的特征称为封装性。

封装性是面向对象的最基本的特点，可以确保在软件程序中类结构具有高度的独立性，只要类结构的外部功能调用接口保持不变，则无论类结构的内部属性和方法如何变动，应用程序的整个逻辑框架不会发生变动。

封装性的最终目标是为程序设计与开发人员提供类结构设计和类结构调用之间的功能隔离，便于程序的模块化开发。

2．继承性（Inheritance）

由于现实世界中的事物之间往往会存在着一定的继承关系，例如对于图书而言，可以将其定义为一个具体的类结构，在图书中可以包含不同专业的图书，例如计算机专业、通信专业、数学专业等，这些不同专业的图书之间都具有共同的属性特征，例如图书名称、出版社、价格等，其不同之处主要在与专业性方面的属性设置，因此可以将图书类作为上述不同专业的图书类的父类，并通过继承来完成类结构的组织，被继承的类成为父类，继承得到的类被称为子类或派生类，子类会默认继承父类所有的属性或方法，采取这种方式可以提高程序代码的重用性[21]。

3．多态性（Polymorphism）

多态性是指在面向对象的程序设计中，同一个对象会根据不同的调用方或不同的消息而产生不同的动作行为，同一个消息也会由于目标对象的不同而执行不同的操作。

多态性的优势在于可以为开发人员提供一个便利的功能调用模式，即开发人员可以采用通用的消息发送动作，将同一个消息发送到不同的类对象中，则对象会根据其内部逻辑结构的设计而执行不同的动作。

例如，可以通过在应用程序中的类结构发送打印消息，不同的类对象在接收到此消息后执行不同的打印动作，图表类会执行图表的打印、文件类会执行文件的打印操作等。

多态性的实现基础是继承性，只有在具有继承关系的类结构中通过消息传递才可能实现多态行为，同时在程序设计中还需要将具备高度通用处理功能的消息放在类结构中的顶层来处理，而具体用于响应这一消息的动作处理逻辑则放在类继承结构的底层来实现，即高层类对象中定义消息结构，底层类对象中定义消息的执行动作，从而实现多态性特征。

2.3数据库技术

数据库开发技术是为了应对计算机软件程序的海量数据处理与检索、数据集中存放等需求而出现的一种数据处理技术，其研究内容主要包括数据的高效存储、检索、索引以及其他管理功能。

当前随着计算机技术的快速发展，数据库技术已经逐步融合到多个领域，并成为信息系统开发的重要基础技术。

当前，主流的数据库技术是采用了基于关系型数学分析模型的数据处理技术，是通过对数据进行模型分析，并采用属性、索引、聚族等技术对数据进行组织与管理，为上层应用提供便利的数据存储、检索查询与操作功能接口。

同时，随着人工智能技术的快速兴起，基于人工智能的海量数据处理技术也是当前的重要发展趋势，包括数据挖掘、数据仓库、专家系统、计算机辅助设计等方面。

数据库开发技术的核心目的是对数据的高效存储与共享提供操作接口，其开发技术中主要包括了数据定义技术、数据操作技术、数据查询技术以及数据控制技术等，当前主要是通过数据库管理系统来实现的，数据库管理系统是将数据的组织、存储、检索以及其他管理操作进行功能集成的综合性软件平台，被称为DataBaseManagementSystem，在DBMS中主要包括的功能有数据定义、数据操纵、数据查询检索以及数据控制四个方面：

（1）数据定义：

数据定义功能是通过数据定义语言DDL来实现，通过DDL可以实现对DBMS中的数据库、数据表、数据表属性以及其他索引等字段进行创建与管理操作。

（2）数据操纵：

数据操纵功能是通过数据操纵语言DML来实现，DML主要用来对数据库中的数据进行添加、修改与删除等功能的实现。

（3）数据查询检索：

数据库管理系统的最重要的功能是为用户提供数据检索与查询服务，所以在DBMS中还提供了DSL数据库查询语言来完成对基础数据的查询检索功能，当前通用的数据查询检索语言为SQL语言。

（4）数据控制功能：

RDBMS提供了数据控制语言（DataControlLanguage，DCL），利用DCL可以完成数据库运行控制功能，包括并发控制（即处理多个用户同时使用某些数据时可能产生的问题），安全性检查，完整性约束条件的检查和执行，数据库的内部维护（例如索引的自动维护）等。

RDBMS的上述许多功能都可以通过结构化查询语言（StructuredQueryLanguage，SQL）来实现的，SQL是关系数据库中的一种标准语言，在不同的RDBMS产品中，SQL中的基本语法是相同的。

此外，DDL，DML，DQL和DCL也都属于SQL。

数据库开发技术在基于网络的信息管理系统中的功能主要是为系统提供数据存储基础平台和数据操作功能接口的调用，其功能详述如下：

（1）数据存储与管理：

在数据库开发技术和网络通信技术的基础上，开发人员可以选择具体的开发工具与编程技术来完成信息系统的功能设计与开发，并通过对业务环境中的数据进行抽象分析，以数据库管理系统作为系统的底层数据平台，并通过DBMS中的数据操纵功能，数据查询功能以及数据控制功能来实现对业务数据的高效管理。

（2）数据分析和展示：

在基于关系型的数据库管理系统中通常提供了大量用于数据分析和处理的专业工具，包括级联分析、逐级汇总处理等，同时还可以通过数据表格、图形报表等进行直观展示，为信息管理系统提供数据分析和展示的功能调用接口。

3.系统需求分析

3.2业务需求分析

为了对当前图书馆内部管理工作进行信息化改造，在馆内安装部署信息化的图书馆管理系统平台，首先需要对图书馆日常业务环境进行分析，本节对系统的业务需求分析进行介绍，首先介绍系统的基本业务环境，其次提出系统所需实现的基本目标和需要解决的问题，最后给出系统业务环境中主要业务流程的详细介绍。

3.2.1业务描述

在日常管理工作中，电子资源管理部门工作人员负责将采访活动，同时将采访的音频以及视频资源进行整理、上传与后期维护管理等；图书管理部门工作人员负责图书采购、分类、编目、归档，同时为全体教师与学生提供图书外借、流通等管理工作；图书馆办公室负责对图书馆的日常工作进行全局把控，包括馆内部门设置、人员管理等。

本系统中涉及到的工作人员类型主要包括电子资源管理部门工作人员、图书管理部门工作人员、办公室领导、办公室秘书以及普通管理人员等。

图书馆的管理工作具体内容主要包括采访管理、电子资源编目管理、图书编目管理、图书流通管理、用户信息管理、用户权限管理、部门管理等方面。

3.2.2系统要解决的问题和目标

上述管理工作在进行过程中会产生大量的业务数据，因此本系统需要具有良好的海量数据处理能力。

基于以上分析可以得到本系统需要解决的主要问题包括以下几个方面：

1.用户权限设置与管理：

系统涉及到的用户种类比较多，包括馆内普通工作人员、办公室秘书、各部门秘书、办公室领导以及各部门领导等，为了确保管理数据信息的安全性，不被用户越权访问或修改，系统需要提供完善合理的权限体系来保证用户在其权限许可的范围内进行信息管理工作。

2.业务数据的安全保障：

图书馆日常管理工作中产生的业务数据信息涉及到图书、电子资源等大量学院公共财产，所以系统需要提供完善的安全防护体系保障业务数据的安全性与可靠性。

3.系统功能接口设置：

本系统在运行过程中除了需要对图书馆日常管理工作的业务数据信息进行管理，同时还要和现有的图书资源检索信息平台进行整合，实现图书等资源信息的高效共享。

所以系统在设计过程中需要对图书馆现有信息管理平台的功能进行考察，同时在系统中设计合理科学的功能接口，为平台之间的功能整合提供便利。

因此，基于以上问题分析可以得到系统需要实现的目标主要包括以下几个方面：

一、系统的功能设置应该要满足图书馆信息管理工作的需求，能够对采访工作、编目工作、流通工作、基础信息管理工作提供安全可靠的管理功能，为图书馆工作人员的管理工作提供有效的信息化手段，降低工作中的劳动强度与失误概率，提高管理工作的总体效率。

二、系统要提供友好的人机交互功能接口，以科学的管理界面为工作人员的管理工作提供便利，数据的输入与输出要符合实际操作习惯，同时各功能模块的页面设计要按照统一的界面风格进行。

三、系统的信息处理效率要能够满足图书馆日常业务的需求