电子政务系统设计内容分析

3.3　电子政务系统设计

完成了系统分析，接下来就是设计电子政务系统了。电子政务系统设计应该按照系统分析总结报告书中的具体说明来确定设计内容及设计方法。电子政务系统设计包括总体设计和详细设计。总体设计主要是对系统各模块的设计；详细设计包括代码设计、数据库设计、模块功能与处理过程设计、输入输出设计等。电子政务系统设计的任务是以系统分析总结报告书为依据确定新系统应由哪些模块组成、各模块通过什么方式连结在一起等，并对各个细节进行设计。

3.3.1　模块设计

模块设计是电子政务系统开发过程中关键的一步。模块设计的主要任务是划分系统的各个模块、定义模块功能、模块的调用以及模块间数据的传递。

3.3.1.1　模块

模块，可实现用一个名字调用一段程序语言，包括输入与输出、逻辑功能、内部数据及其运行程序四部分。模块应具备抽象性、信息隐蔽性和相互独立性。我们在设计模块的时候应尽量采用高聚合、低耦合的设计原则。

模块一般用长方形表示，模块的名字写在长方形中，如图3-5所示。

图3-5　模块的表示方法示意图

3.3.1.2　模块设计方法

模块设计一般基于数据流程图，并将其转化为结构化示意图。模块设计的方法因数据流程图结构的不同而采用不同的设计方法。模块设计有两种方法：一种是事务分析法，这是对事务型数据流进行变换，从而导出标准的结构图的一种方法，一般来说，高层数据流程图中的处理功能都是彼此独立的，可以把每一个处理功能看成是一类特定的事务；另一种是变换分析法，这也是一种结构化的设计方法，一般用于将较低层的数据流程图转换为结构图。为便于读者直观地了解模块的设计，本节选取事务分析法来介绍模块设计的方法。用事务分析法设计系统模块的具体步骤如下：

(1)分析数据流程图，设计出高层模块，即主模块。

(2)将处理分解成事务，设计每个事务处理模块。

(3)为每个事务处理模块设计操作模块。

下面以某政务系统的信息发布系统为例，介绍如何由事务型的数据流程图转换为结构图。

图3-6是该信息发布系统的一级数据流程图，其中包含了四个处理功能。这四个处理功能是彼此独立的，因此可以采用事务分析法将其转化为结构图。

图3-6　“信息发布”结构图

图3-7是“信息检索”的数据流程图。在此图中包含了四类不同的事务，也就是说，它们彼此独立。因此，对“信息检索”仍然可以使用事务分析法进行变换。

图3-7　“信息检索”结构图

对其他的子系统采取同样的方法进行转换。

在设计模块的时候，除了提高模块的聚合程度外，降低模块间的耦合程度，还应该遵循以下原则：

(1)系统分解应注意层次性

首先从整体出发，根据系统目标以功能划分模块，模块间既要互相配合，又要各自独立。然后要对每个子模块进一步向下分解，直至分解到最小的模块为止。

(2)合理控制模块的扇出和扇入

模块的扇出指模块直属下级子模块的个数，模块的扇入指模块的直接上级模块的个数。扇出过大，可能导致系统控制和协调比较困难；扇出过小，则说明该模块本身规模就很大。经验证明，扇出的个数一般不要超过7，最好是3或4；扇入则越大越好，说明该模块通用性强。如图3-8所示，模块A的扇出是3，F的扇入为2。

图3-8　模块扇出、扇入示意图

(3)模块的大小要适中

模块的大小指模块中所包含的语句数量的多少。一般来说，模块中语句行数在50～100行最好，最多不要超过500行。

(4)模块分解的结果应使数据冗余较小

(5)模块的设计应考虑机构管理的发展

模块设计时应预留一些必要的接口，便于系统适应机构管理和外界环境的变化。

(6)模块的分解应便于系统分阶段开发

系统的开发是一个大工程，它的实现一般要分期进行，所以在设计模块时也要考虑到这些因素。

3.3.2　代码设计

代码是一种能够被机器识别和处理的机器语言。它可以是客观存在的事物名称、属性或状态，也可以是一个或一组有序符号。

3.3.2.1　代码的作用

(1)识别功能

利用代码可以反映数据与信息之间的逻辑关系。

(2)处理功能

利用代码便于计算机进行识别、排序和统计等。

(3)其他功能

利用代码还可以节省计算机的存储空间，提高系统的可靠性(比如：校验码)等。

3.3.2.2　代码设计原则

设计代码时，应遵循唯一性、合理性、简单性、标准化与通用性、规范化、可扩充性与稳定性和易修改性等原则。

3.3.2.3　代码设计步骤

代码的设计步骤是：确定描述对象；检查有无标准代码；确定代码的编排方式和代码符号类型；考虑检错功能，设定校验码；编写代码表，并做详细说明。

3.3.3　数据库设计

电子政务系统总是基于文件系统或数据库系统的，数据库是电子政务系统的核心和基础，它把电子政务系统中的大量数据按特定的模型组织起来，提供存储、维护、检索等功能，使政务系统可以方便、准确、快捷地从数据库中获得相关的信息。

数据库设计就是对一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足用户对信息的需求和对各类信息处理的要求。

3.3.3.1　设计步骤

数据库设计步骤分为以下六个阶段，如图3-9所示。

(1)用户需求分析，这是对现实世界的调查和分析。应包括：系统应用环境分析、用户结构需求及加工分析、系统约束条件分析。

(2)数据库概念结构设计，实现从现实世界到信息世界的转化。常用实体-关系模型表示。

(3)数据库逻辑结构设计，实现从信息世界到数据世界的转化。即把概念模型转换成数据库管理系统支持的数据模型。

(4)数据库物理结构设计，为数据模型选择存储结构和存储方法。

(5)数据库的实施。

(6)数据库的运行和维护。

图3-9　数据库设计步骤

3.3.3.2　数据仓库设计

数据仓库技术是为了有效地把操作型数据集成到统一的环境中以提供决策型数据访问的各种技术和模块的总称。数据仓库设计者不仅要设计数据库和用户接口，而且还必须设计数据装载策略、数据抽取工具、访问工具、用户培训方案和维护方案。建立数据仓库比开发一个操作型系统更加复杂，因其需要提供随机、动态的分析，而且需求也很模糊。因此在进行数据仓库设计时，不仅要考虑操作型数据、数据准备区和聚集结构等，还要考虑系统将要实现的各类报表类型。另外，在数据仓库的设计中需要用户的参与。

3.3.4　输入输出设计

3.3.4.1　输入设计

(1)输入设计的原则和内容

输入设计是系统设计的关键环节之一，它是系统与用户交互的纽带。输入设计的根本任务是如何保证将数据正确、完整地传递到系统中，进而由计算机去完成后续工作。输入设计应围绕高效率和低误差两大前提进行。因此，输入设计应遵循输入量最小原则、输入数据早校验原则、输入步骤尽量少原则、输入过程最简化原则等。

输入设计的主要内容有：

①确定输入数据内容，如数据项名称、数据类型、数值范围等。

②确定数据的输入方式，在应用中主要存在脱机输入方式和联机输入方式两种。前者是将输入的数据存储在一定的载体上，并没有输入系统主数据库；后者是将数据直接输入系统数据库，系统即时对数据进行处理，并反馈结果到主数据库中。而在政务活动和政务处理中往往要求采用联机输入方式。

③确定输入数据的记录格式，为方便填写、归档、操作以及保证输入的准确性，设计记录格式时可以使用块风格、灰显、选择框、颜色和说明等方法。

④确定输入数据校验机制，输入的数据必须经过正确性校验，并建立纠错机制。

(2)选择输入设备

应根据具体因素进行输入设备的选择。如输入的数据量和频度、数据收集环境、输入的速度和准确度、资金等。常见的输入设备有：纸带阅读机、读卡机、软盘输入装置、磁带机、磁性墨水阅读器、光学标记读出器、光阅读器等。

3.3.4.2　输出设计(1)输出设计的内容输出设计指系统对原始数据加工处理后，产生的结果或提供的信息。输入的结果是直接面向用户输出满足用户需求的有用信息。其设计内容主要包括：

①确定输出内容，如使用者、使用目的、输出频率、使用周期、保管方法和份数等。

②确定输出设备信息格式，必须考虑到用户的使用习惯，遵循清晰、美观、易读等要求。常见的输出格式有报表、图形、图标等。

(2)选择输出设备

输出设备的选择，同输入设备选择类似，根据具体情况来选择输出设备。常用的输出设备有：打印机、卡片或纸带输出机、磁带机、磁盘机、终端、绘图仪、缩微胶卷输出器、只读存储器等。

3.3.5　人机界面设计

人机界面是连接用户和计算机的桥梁，其设计目标是置界面于用户的控制之下、减少用户的记忆负担以及保持界面的一致性。人机界面的清晰、简洁、友好度等，直接影响系统功能的发挥。我国目前主流的电子政务系统都是面向公众的服务系统，因此，人机界面设计的好坏，是影响电子政务系统开发的重要因素。其设计步骤如下：

3.3.5.1　用户分析

这是设计人机界面的前期分析，主要针对用户群体的特性进行分析，需要考虑多重因素，例如用户的知识、技能、思维能力、熟练度等，还要对用户的工作任务进行分析和描述、对用户可能使用的术语进行统计。总之，只有了解了用户，了解了终端用户对未来系统的假想才能设计出好的人机界面。

3.3.5.2　人机界面的内容

这是人机交互界面的总体框架，主要包括：

(1)界面形式，针对电子政务系统，考虑到用户的计算机水平，应尽量选用人性化、操作方便、友好的界面形式。

(2)基本的交互控制形式，常见的交互形式有文本输入框、窗口、滚动条、列表框等，设计时必须对其形态和操作方式进行选择和定义。

(3)图形和符号，在人机界面中，图形和符号往往表示一些常见的操作，因此在设计时要对这些图形和符号进行定义，保证其在整个系统中的统一性和一一对应性。

(4)定义操作方式，即定义通用的功能键和组合键的含义和操作内容。

(5)定义信息反馈策略，信息反馈机制有助于我们更好地把握整个系统以及用户情况。

(6)定义HELP策略，提供帮助信息，解决政务系统使用时的人机交互问题。

3.3.5.3　构造界面原型

借助CASE工具构造界面原型，并真正实现设计模型。软件模型一旦确定，即可构造一个软件原形，此时仅有用户界面部分，此原形交用户评审，根据反馈意见修改后再交给用户评审，直至与用户模型和系统假想一致为止。

3.3.6　模块功能与处理过程设计

3.3.6.1　IPO图

模块功能与处理过程设计是指具体地设计出每个模块内部的功能和处理过程。这是系统设计的最后一步，完成后即可考虑与程序编制相关的问题了。这一步的工作通常是借助于IPO图来实现的。

IPO图是输入(I)、处理(P)、输出(O)图的简称。IPO图主要是配合层次化模块结构图详细说明每个模块内部功能的一种工具，用来描述输入数据、对数据的处理和输出数据之间的关系。IPO图有三种基本成分：加工步骤，用方框表示；逻辑条件，用菱形表示；控制流，用箭头表示。为了使读者对IPO图有一个直观的了解，以下绘出结构化示意图3-10。

3.3.6.2　程序设计语言

用来描述模块内部处理过程的方法有很多，在本书中我们主要介绍程序设计语言。程序设计语言是用来描述模块内部数据结构和具体算法的非正式的、比较灵活的语言。其外层语言是确定的，用来描述控制结构；内层语言不确定，用来描述模块的功能。上文中提到的IPO图，可以用程序设计语言来描述。

图3-10　IPO结构示意图

程序设计语言可分为低级语言和高级语言。低级语言与特定的机器有关，功效高，但使用复杂、繁琐、费时、易出错；高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待解决问题的表示方法，其特点是在一定程度上与特定机器无关，易学、易用、易维护。

3.3.7　生成系统设计说明书

完成以上设计之后，就需要编写系统设计说明书了。该说明书由系统设计人员编写，完成后交程序开发人员使用。电子政务系统设计说明书文件应包含以下内容：

3.3.7.1　概述

说明开发背景、系统目标、软硬件环境、设计策略以及资金状况，是一个概括性的说明文件。

3.3.7.2　总体技术方案

(1)模块设计方案，用结构图表示模块的层次结构，并指出主要模块的名称以及功能等。

(2)代码设计方案，说明代码的种类、功能、代码设计原则、校验码计算公式等。

(3)输入设计方案，说明输入的项目、功能、校验方法、输入设计的评价与验收等。

(4)输出设计方案，说明输出的项目、功能、设备、介质、输出设计的评价与验收等。

(5)数据库设计方案，说明数据库设计的目标、功能、概念结构、物理结构、运行环境等。

(6)人机界面设计方案，说明用户界面的类型、功能等。

(7)网络安全保密设计，说明系统的网络结构、功能及其为保障信息安全所采取的措施。在系统设计说明书中，对于安全保密设计问题要给予足够的重视和详细的说明。

(8)系统故障对策，包括系统故障的类型、防止措施和恢复方法。

3.3.7.3　程序运行环境

对程序运行所需要的软硬件设备的类型、数量以及操作系统等内容进行说明。

3.3.7.4　实施方案说明

对具体的实施方案进行说明，包括系统名称、子系统名称、程序名称、程序语言等。对数据项目进行说明，对处理内容进行说明。对系统开发计划进行说明，给出各项工作的开始日期和完成日期，对开发工作进行计划安排，并列出项目开发所需要的费用等。