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基于前后端分离技术的科研项目管理信息系统的设计与开发
刘昆a*，蒋金敏b，丁小涵c，孙慧d
济南大学信息科学与工程学院，济南，中国
E-mail:aise_liuk@ujn.edu.cn,b460428795@qq.com,c511685276@qq.com,d29013400@qq.com
*通讯作者
摘要:随着网络与信息技术的迅猛发展和网络服务质量的提高，实现基于互联网的科研项目过程的信息管理成为可能。为了降低系统中model（模型）、view（视图）和control（控制器）这三者之间的耦合程度，本文提出了一种基于前端和后端相分离的科研项目过程管理信息系统。该系统能够通过保证科研项目正确有序的流程来实现科研项目过程管理信息系统的层次化管理和监控。该系统架构是基于JavaEE技术，能够在系统运行的过程中提供全面、便捷的数据支持，保证研究项目运行的精确性和规范性。本系统主要设计是用于科研项目管理人员、科研项目评价专家、科研项目管理部门、科研项目承办单位等，涵盖了项目开发的各个阶段包括立项、进度、结束、评价的全方位管理。同时，依靠科研项目的综合管理，科研部门可以合理地分配科研项目的资源，保证科研项目的正确实施和成果跟踪，从而提高科研机构的科研效率和管理效能。
关键词：前后端分离；项目管理系统；JavaEE
一、介绍
对于科研项目过程管理信息系统来说，将科研项目管理的各方（项目经理、项目主管部门和项目管理机构）、各子系统以及各种资源整合起来，使整个系统有序、高效、合理地运行，并在运行期间调度请求、响应、监控和控制操作过程中的资源是非常重要的。对于科研项目过程管理信息系统的工程后端开发，提出了基于前端与后端相互分离的科研项目过程管理信息系统的设计架构。在这种体系结构中，科研项目过程管理信息系统能够根据使用者的具体需求来实现可定制的修改、改进和升级，从而创建新的前端应用控制软件，最大限度地实现前端软件的可重用性和扩展性，增强了前端的兼容性，有效地分离了model（模型）、view（视图）和control（控制器），减少了系统各模块之间的耦合程度，从而提高了系统的可操纵性。
二、存在的问题
虽然都是同为项目管理，但科研项目管理与其他行业的项目管理有着很大的区别，所以这就存在了许多科研项目管理所特有的一些问题。尽管近年来我国在科研项目管理这一领域发展得十分迅速，但是也存在着科研项目安排不合理、管理不科学、不公平、不透明、资金使用透明度不高、效率亟待提高等突出问题。此外，虽然国内大多数科研机构都有自己的科研项目管理信息系统来管理科研项目，但这些科研项目管理信息系统基本上都是自用的，并不具有普遍适用性，即无法有一个统一的科研项目管理信息系统让各个科研机构都能够进行使用。根据上文所述，存在的问题可以归纳为以下三个方面:
(1)终端兼容性问题。这一问题出现的原因主要是因为随着不同终端的出现，特别是移动终端的发展，纯粹的浏览器端响应已经不能够满足用户体验[1]的高要求。所以就需要根据不同的终端[2]开发定制版本的系统，使系统能够在不同的终端下都能够使用。
(2)项目管理问题。这一问题出现的原因是因为大型并且复杂的科研项目往往需要多个科研机构的合作，而为了达到科研项目的预期目标，项目发起者需要建立起一套有效的项目管理机制[3]。但是目前的情况是，项目管理人员无法掌握科研院所参与的项目的进度，或者无法去合理规划和分配项目资源，导致合作效率低下。
(3)信息管理问题。科研项目合作单位与单位内的各级部门应共享项目信息，而科研项目的立项管理、进度管理和结束管理，以及专家评审和相关资料的管理，也都需要系统的规范的统一管理。为了满足上述的两点要求，这就要求科研项目过程管理信息系统能够整合各级科研机构的资源，对科研项目进行统一管理。但目前的情况是，虽然各级科研机构都有自己的信息管理系统，但这些系统之间相互独立，无法实现统一有序的[4]管理。此外，这一问题还导致了项目管理人员无法及时获得有关项目进度的有效信息，从而影响项目进度。
三、前后端分离的设计思想
从常说的MVC的架构模式来看，前端和后端相分离主要是指view（视图）和model（模型）的分离，其中前端通常是指负责显示和请求响应的view（视图）和control（控制器），后端通常是指负责业务处理和数据处理的model（模型）[5]。前端显示的数据基本上采用JSON格式[6]。前端与后端相分离的体系结构如图1所示：
a.后端设计
后端是在control（控制器）的约束和控制下执行系统的服务逻辑和数据处理，并向外界提供系统的控制接口。根据系统的复杂性、计算机的计算能力以及用户对运行速度的要求，可以同时执行多个后端案例，以满足复杂的大型系统的运行。由于操作用例是由一个后端应用程序来创建的，所以每个操作用例的功能、处理逻辑和接口都是相同的。
b.前端设计
前端主要负责的功能是数据显示和请求响应，是为科研项目管理相关方提供项目基本信息、进度报告、结论应用前端服务的应用组件。此外，凭借着显示界面，它能够接收用户的请求，然后在后端执行服务逻辑和数据处理，并将处理结果返回给用户。
c.技术架构设计
该系统是由当前主流的JavaEE和基于ExtJS优化的Loushang5框架开发的。
该架构的优点很多，比如，该架构充分体现了前端与后端相互分离的设计思想，突出了后端服务化和前端实现技术的多样化，强调了前端显示技术的平台独立性，突出了界面的友好性、交互性和动态适应性。该系统即科研项目过程管理信息系统通过采用RIA(前端) Ajax(前端与后端数据交换) ensp;service(后端)这样的架构，不仅有利于前端与后端技术的解耦，而且可以跨平台，系统的稳定性与其他系统相比也着优势，除上述之外还能够支持面向互联网的协同办公[7]。系统架构如图2所示。
系统平台分为三层，即表示层(JSP js cmd) 域层(domain) 持久层(Dao)。在这样的分层下，系统可以有良好的稳定性、可扩展性、可维护性、可移植性和可靠性，而这为系统的进一步开发奠定了坚实的基础，并且也可以保证代码的灵活性和可重用性。不仅让系统易于开发，提高了程序开发人员的效率，而且提高了系统的灵活性和适用性。
表示层负责向用户显示信息，以及解释用户命令。Loushang5强调了界面的友好性[8][9]、交互性和动态适应性。基于RIA（富Internet应用程序）的Web应用程序界面，结合模型，事件和显示以及模型和显示相关联的MVC架构，程序开发人员只需要操作模型就可以达到操作显示的目的，实现模型和显示的解耦，提高开发效率，降低后期维护难度。
域层设计用于复杂的操作，它为其他模块或外部系统提供接口方法。如果没有，建议采用Command Dao的方式。换句话说，Dao是在命令层中使用DaoFactory.getDao()方法获得的，而不是通过配置文件获得的。
持久层通过封装的通用增删改查操作在数据库中进行数据的存储和查询，这可以有效地减少开发人员的代码量，使代码易于维护，并提高开发人员的开发效率。Loushang5框架为事务处理提供了几个选项。首先，在命令层中添加声明性事务@Trans，而不是用编程模式来控制业务。然后，对于SCA的配置，可以在接口[10][11]上声明事务。系统用户通过浏览器(如Chrome、FireFox)访问操作，无需安装客户端，从而降低维护成本并且也有良好的可访问性。
四、具体性计划
科研项目过程管理信息系统是以科研项目为基础的，其中还包括了项目管理、评审管理、信息维护和安全管理四个功能模块。每个模块中还包含几个功能子模块。四个模块的主要功能如下。
a.安全管理
安全管理分为用户管理、角色管理和功能管理，这是实现系统安全的重要保证。 角色管理包括了角色添加、角色删除、角色权限、批量操作权限和角色继承。用户管理包括了用户添加、用户删除、密码修改、角色分配和用户权限。功能管理包括了功能节点的添加、功能节点的删除、添加操作和删除操作。安全管理涉及到传输安全、认证、授权和审查的管理，主要是尽可能的在4A(认证、账号、授权和审查)方面进行管理，为了让用户重用我们的安全模块来实现企业级的安全管理功能。
b.项目管理
项目管理主要分为项目基本信息管理、项目计划任务管理、进度报告管理、结论报告管理、结论评审结果管理和系统帮助。项目信息管理负责项目信息的导入和编辑。项目计划任务的管理包括检查填写说明,填写项目计划任务，编辑和删除项目计划任务,提交项目计划任务,由机构审核项目计划任务,由基金委员会签署项目计划任务的接收,导出项目计划任务（word），项目计划任务细节的核对以及导出整个项目计划任务（excel），流程图如图3所示：
进度报告的管理包括填写进度报告说明，填写进度报告，编辑和删除进度报告，提交进度报告，由机构审查进度报告，由基金委员会签署进度报告的接收,和进度报告细节的核对。结论报告的管理主要包括填写结论报告说明，填写结论报告，编辑和删除结论报告，提交结论报告，由机构审查结论报告，由基金委员会签署结论报告的接收，导出结论报告，结论报告细节的核对和结论结果的审查。结论结果的审查包括完成项目的移交和检查的得分。系统帮助包括检查文档以获取系统帮助。
c.审查管理
评审管理可以分为机构评审、基金委员会评审、基金委员会评审专家评审和专家评审。其中，机构评审是指科研项目所在机构对项目计划任务、进度报告和结论报告的评审;基金委员会评审是基金委员会项目管理部对项目计划任务、进度报告和结论报告的评审和签署;基金委员会专家是指基金委员会项目管理部成立评审小组，并指派研究项目和评审专家;专家评审是指评审专家对研究项目进行评审和打分并提交结果。
d.信息维护
信息维护主要可以分为专家信息的维护、项目承办人信息的维护、项目类型的维护、评审标准的维护、专业信息的维护、开放指标的维护。其中，专家信息的维护是对评审专家信息的导入和编辑;项目承办人信息的维护，是对项目承办人信息的导入和编辑;项目类型的维护是对研究项目类型的添加、删除、修改和查询，以及该项目附件属性的设置;评审标准的维护是指根据项目类型设置专门的专家评审标准，由专家对评审标准进行评审;专业信息的维护是与研究项目相关的专业代码的维护;开放式指标的维护是指对研究项目的进度报告和结论报告能否填写的控制。
五、总结
基于上述方案和技术路线，以及之前提到的前端和后端分离的设计思想和参考软件工程的相关原理，在经过可行性研究、需求分析、概念设计、详细设计、系统实现这些流程后，最终完成了科研项目过程管理信息系统和软件测试。该系统的前端界面和主要功能如图4所示。该系统是为科研项目过程信息管理而开发的管理信息系统，开发它的目的是为了实现科研项目的统一管理，提高科研机构的科研效率和管理效能。
在系统设计和系统实现过程中，科研项目过程管理信息系统的功能划分已基本完成，包括项目信息管理模块、项目计划任务管理模块、进度报告管理模块、结论报告管理模块，基金委专家，专家评审以及对不同类型的信息进行维护，为系统运行提供完整、方便的数据支持，明确研究项目参与者和研究机构管理人员的日常工作，保证研究项目的准确、有序、规范运行。
同时，设计了角色和用户的角色管理、用户管理、功能管理和权限管理模块，实现了更规范、更安全、更方便的信息存储和功能划分。在数据输入方面，系统允许了使用Excel批量导入数据，虽然只是一个小的功能，但这可以节省管理人员输入信息的时间;而在信息统计和数据导出方面，该系统允许Excel、Word、PDF格式的导出，这样可以有效提高科研项目相关人员的工作效率。
基于前端和后端相分离的设计思想，在科研项目管理信息系统开发过程中采用JavaEE架构和Loushang5框架的技术优势和平台优势，为科研项目过程设计简单，可靠，先进的管理信息系统，这不仅能够满足长期系统开发的目标和要求，还能增强系统的灵活性和适应性，实现研究机构对研究项目的全方位管理。
致谢
这项工作得到了济南大学博士学位基金（XBS1237）和山东省高等教育科技计划（批准号J12LN44）的资助。
[参考文献]
[1]宋睿. 基于Loushang平台的专卖管理与控制体系信息系统的设计与实现.山东大学,2012.
[2]马昆，方成平.基于SOAP头的安全扩展框架。《信息与计算科学杂志》，v ol.9, no. 17 2012, pp. 5249-5256.
[3]陈光伟，杨波，马昆，陈振祥，基于发布/订阅的通用数据交互接口模型。华中科技大学学报（自然科学版）.vol. 40. no. S1, 2012, 141-145.
[4]陈光伟，杨波，马昆，陈振祥.通用数据交互接口模型及其应用.济南大学学报（自然科学版）.vol. 27, no. 1, 2013, 1-5.
[5]德拉戈斯·保罗·波普，亚当·圣坛.设计用于快速Web应用程序开发的MVC模型.Procedia工程，2014，11721179.
[6]曲展,李禅.JSON在Ajax数据交换中的应用.西安石油大学学报（自然科学版），2011，01:95-98 122.
[7]李阳，孙永伟，徐兵，王英双.基于Ajax、Struts、Hibernate和Spring的JavaEE体系结构.吉林大学
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资料编号：[2569]
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