1． 簡介
提高軟件質(zhì)量，縮短開發(fā)周期, 并且使軟件更能夠適應業(yè)務(wù)需求的變化，以提高投資回報率，是每個企業(yè)所面臨的、需要解決的關(guān)鍵問題。軟件建模一直被認為是提高與有效控制軟件質(zhì)量的解決之道。近些年來為大家關(guān)注的主要是數(shù)據(jù)設(shè)計模型、對象模型、和業(yè)務(wù)流程模型。由于歷史原因，面向數(shù)據(jù)架構(gòu)，開發(fā)以及業(yè)務(wù)分析的建模工作總是被單獨購買，彼此之間沒有集成或共享信息。但是，企業(yè)不斷需要更集成的建模套件，即集成化企業(yè)級建模工具，來支持在共享環(huán)境下，企業(yè)整個架構(gòu)的不同方面的全面建模。

目前各主要的建模工具廠商如Sybse PowerDesigner, IBM Rational Rose, Computer Associates的ERWin等都在加強各自建模工具的融合與集成。PowerDesigner經(jīng)過近20年的發(fā)展，已經(jīng)在原有的數(shù)據(jù)建模的基礎(chǔ)上，形成一套完整的集成化企業(yè)級建模解決方案（如圖1所示），

融合了幾種標準建模技術(shù)：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建模、使用 UML 的應用程序建模和業(yè)務(wù)流程建模。而且支持主流應用程序開發(fā)平臺（如 Java J2EE、Microsoft .NET、Web Services 和 PowerBuilder，Eclipse等）以及流程執(zhí)行語言（如 ebXML 和 BPEL4WS）。業(yè)務(wù)或系統(tǒng)分析人員，設(shè)計人員，數(shù)據(jù)庫管理員DBA和開發(fā)人員都可以對其裁剪，以滿足他們的特定的需要。

本文首先介紹PowerDesigner12對企業(yè)級建模支持所提供的各個模型及其之間的關(guān)系。并通過典型實例－客戶訂單處理子系統(tǒng)展示PowerDesigner12在以數(shù)據(jù)為中心的企業(yè)應用分析開發(fā)這個生命周期的全面建模的支持。

2. 企業(yè)級建模 ＝ PowerDesigner
Sybase PowerDesigner是Gartner評出的2004年全球排名第一的數(shù)據(jù)庫建模工具。PowerDesigner靈活的分析和設(shè)計特性允許使用一種結(jié)構(gòu)化的方法有效地創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫，并支持最新的RDBMS引擎以及數(shù)據(jù)庫中的Web services和XML等功能，而且不要求嚴格遵循一個特定的方法學。PowerDesigner提供了直觀的符號表示使數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建更加容易，同時能更加簡單地向非技術(shù)人員展示數(shù)據(jù)庫和應用的設(shè)計。目前PowerDesigner支持60多種數(shù)據(jù)庫及其不同版本，主要的數(shù)據(jù)倉庫以及數(shù)據(jù)分析工具 (OLAP)等

PowerDesigner是一個功能強大而使用方便的工具集，為新一代數(shù)據(jù)庫應用的建模提供了全面的支持。具體地，PowerDesigner提供：
1． 需求分析模型（Requirements Model—RQM）
2． 企業(yè)業(yè)務(wù)流程模型（Business Process Model—BPM）
3． 概念數(shù)據(jù)模型(Conceptual Data Model—CDM)
4． 物理數(shù)據(jù)模型(Physical Data Model—PDM)
5． 對象模型(Object Oriented Model－OOM)
6． 信息流動模型（Information Liquidity Model—ILM）
7． XML 模型（XML Model）
8． O/R 映射支持（如Hibernate，JDO等）
并提供了強大的模型間生成、鏈接和同步技術(shù)（具體地轉(zhuǎn)換關(guān)系見圖2），比如由CDM可以生成PDM，PDM可以生成OOM，OOM可以生成

應用程序的代碼，并可以從應用程序代碼（如C#, Java等）生成類圖（雙向工程）等。并提供了沖突分析(impact analysis)，有效地評價各個模型修改帶來的沖擊，從而得到更好的敏捷性和可預測性。這樣，用戶可以根據(jù)需求分析模型(RQM)，從面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計（OOM）開始，依次建立用例圖，時序圖及類圖，由類圖轉(zhuǎn)化為CDM以及PDM；或者從結(jié)構(gòu)化分析開始，依次產(chǎn)生流程分析模型(BPM), CDM，PDM并轉(zhuǎn)化為類圖等。為了支持企業(yè)團隊的開發(fā)管理，PowerDesigner更進一步，建立了所有模型的統(tǒng)一共享環(huán)境，一套元數(shù)據(jù)庫 (metadata repository)，為企業(yè)級應用的分析、設(shè)計與開發(fā)提供了一個企業(yè)建模、UML和數(shù)據(jù)建模等三種建模的集成化的工作環(huán)境。

3．PowerDesigner 應用實例

3.1客戶訂單處理子系統(tǒng)需求定義
建立需求模型的目的是定義系統(tǒng)邊界，使系統(tǒng)開發(fā)人員能夠更清楚地了解系統(tǒng)需求，同時為計劃迭代的技術(shù)內(nèi)容提供基礎(chǔ)，為估算開發(fā)系統(tǒng)所需成本和時間提供基礎(chǔ)。 PowerDesigner提供了有效的需求建模，保證更準確的項目結(jié)果，并通過建立設(shè)計和需求的關(guān)聯(lián)保證更好的可追蹤性。圖3給出的是客戶訂單處理子系統(tǒng)中的部分需求模型，PowerDesigner通過層次結(jié)構(gòu)顯示了該系統(tǒng)的主要功能。用戶可以通過屬性對話框（如圖3所示），進行詳細的需求描述。同時，為了進一步分析該子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，結(jié)構(gòu)及機制，發(fā)現(xiàn)企業(yè)中當前存在的問題并確定改進的可能性，可以進行業(yè)務(wù)流程分析。圖4給出了該子系統(tǒng)的最上層的企業(yè)業(yè)務(wù)模型表示。在PowerDesigner中，不僅支持業(yè)務(wù)過程建模，而且也提供了業(yè)務(wù)流程仿真，業(yè)務(wù)流程經(jīng)過配置，可以導入Simul8中進行仿真，幫助用戶對業(yè)務(wù)過程進行量化的評價。

由于該企業(yè)原來已經(jīng)有若干Legacy子系統(tǒng)，包括CRM，ERP以及訂單管理系統(tǒng)，因此，該企業(yè)提出基于XML的Web Service的集成，同時為了有效響應市場的變化，必須建立決策支持子系統(tǒng)，如庫存趨勢分析或客戶響應分析等，提高企業(yè)資源的合理分配及其敏捷性。


3.2 概念數(shù)據(jù)模型 (CDM) 建模
概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型（CDM）設(shè)計是建模過程的關(guān)鍵階段，此階段把現(xiàn)實世界中需要保存的信息抽象成信息世界中的實體(Entity)和關(guān)系 (Relationship)，產(chǎn)生實體關(guān)系圖(E/R Diagram)。這一階段可以為高質(zhì)量的應用提供堅實的基礎(chǔ)。建立概念數(shù)據(jù)模型(CDM)是一項綜合性的工作。通常在一個清晰的、包括全部業(yè)務(wù)過程描述的應用需求的基礎(chǔ)上，由具有業(yè)務(wù)領(lǐng)域知識的專家和數(shù)據(jù)模型專家共同合作，把這些原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)流程圖和概念數(shù)據(jù)模型。

PowerDesigner并不限制CDM的建模過程，用戶可以（1）從數(shù)據(jù)項開始，“自底向上”地從最小的數(shù)據(jù)單位開始向上構(gòu)造，當收集到足夠的信息時進行歸納，把數(shù)據(jù)項分組放入不同的實體中，然后歸納產(chǎn)生域；（2）從感興趣的對象開始，即實體開始，然后指定它們的屬性。當收集到足夠信息時，進行歸納產(chǎn)生域；圖4的CDM就是根據(jù)上面的系統(tǒng)需求分析中的從實體選擇出發(fā)，如在圖3的需求模型以及圖4業(yè)務(wù)過程模型中，可以抽取Customer, Order, Product等實體，逐漸完善各實體的屬性，并建立它們之間的關(guān)系。（3）也可以“自頂向下”，從域開始，使用這種方法，在收集開發(fā)數(shù)據(jù)模型前，必須有某些業(yè)務(wù)問題所需要的預備知識，以此對數(shù)據(jù)進行標準化。

PowerDesigner支持非常復雜的概念模型建模，包括中間實體（Association Entity），標識符（Identifier），檢驗約束(包括數(shù)據(jù)項或?qū)嶓w屬性的取值范圍及有效性規(guī)則)，實體繼承，復雜關(guān)系定義，如：一對多，多對一及多對多以及反身（Reflexive）與依賴關(guān)系等（見圖5）。

這里需要特別指出，PowerDesigner引入了業(yè)務(wù)規(guī)則。定義了6種業(yè)務(wù)規(guī)則的類型：定義型(Definition)，事實型(Fact)，有效型 (Validation)，公式型(Formula)，需求型（Requirement）和限制型(Constraint)。這些規(guī)則能夠定義實體、聯(lián)系的狀態(tài)、數(shù)據(jù)一致性及業(yè)務(wù)表達式。在CDM轉(zhuǎn)換成PDM的過程中，概念級定義的業(yè)務(wù)規(guī)則直接轉(zhuǎn)換成物理級的業(yè)務(wù)規(guī)則。在PDM 中，實現(xiàn)業(yè)務(wù)規(guī)則需要使用特定的RDBMS 的代碼（例如，觸發(fā)器或存儲過程）。上述功能大大增強了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析建模能力。

3.3 物理數(shù)據(jù)模型(PDM)建模
CDM反映了業(yè)務(wù)領(lǐng)域中信息之間的關(guān)系，它不依賴于物理實現(xiàn)。只有重要的業(yè)務(wù)信息才出現(xiàn)在CDM 中。PDM定義了模型的物理實現(xiàn)細節(jié)。例如，所選RDBMS的數(shù)據(jù)類型特征、索引定義、視圖定義、存儲過程定義、觸發(fā)器定義等。 PowerDesigner支持CDM和PDM之間的雙向工程。圖6是由圖5所示的CDM模型自動生成的PDM模型，CDM中的實體，實體屬性，標識符，聯(lián)系，甚至繼承關(guān)系等都將自動轉(zhuǎn)換為PDM中的表，列，主鍵或外鍵，參照完整性等。用戶可以通過屬性對話框，修改PDM模型并反向生成并合并（Merge）原來的CDM模型。

PDM建模除了最基本的數(shù)據(jù)庫建模（如表，列，主鍵/外鍵以及關(guān)系定義）的支持，還支持觸發(fā)器(Trigger)和存儲過程或函數(shù)的建立與優(yōu)化，并建立它們與業(yè)務(wù)規(guī)則的關(guān)系。用戶可以針對選擇的RDBMS，進行數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計。并且經(jīng)過PDM的模型校驗后，設(shè)置生成屬性（自12.0后，為了提高用戶設(shè)置的復用性，這些設(shè)置可以保存在模型內(nèi)/外），可以生成SQL腳本，直至通過ODBC直接生成到最終的DBMS中。當然PowerDesigner還支持由 DBMS的逆向生成PDM模型，即用戶可以選擇DBMS中現(xiàn)有的表，生成它們的PDM模型。整個過程都是可以迭代進行，不斷完善用戶的物理數(shù)據(jù)庫模型。

在完成PDM建模以后，用戶可以根據(jù)需求，如本書中的實例中要求基于XML的Web Service的集成，因此需要生成相應的XML模型。PowerDesigner可以根據(jù)用戶的選擇（如選擇所需的表等）生成相應的XML模型，并提供了進一步編輯與修改環(huán)境。圖7是本書實例對應的XML模型及其屬性對話框。


3.4 數(shù)據(jù)倉庫(Data warehouse)建模
數(shù)據(jù)倉庫的作用在于從企業(yè)的應用系統(tǒng)中獲取信息并轉(zhuǎn)換到一個新的數(shù)據(jù)庫，通過對新庫中的歷史信息和面向主題的信息進行分析，為決策提供支持。以本書的客戶訂單處理子系統(tǒng)為例，企業(yè)需要作出如下典型決策，如哪些產(chǎn)品最有利可圖?哪些客戶會為我們帶來最大利益?哪些環(huán)節(jié)需要花費很高的費用?哪些市場活動運行得最好，為什么?我們有可能會失去哪些客戶等等。圖8是PowerDesigner建立的本書實例

相關(guān)的一個典型數(shù)據(jù)倉庫，表示訂單立方體(Cube)包含客戶，產(chǎn)品，區(qū)域以及門店等維度(Dimension)，在ORDER刻面(Fact)定義了不同的評價(measures)來進行訂單分析。通過這樣的數(shù)據(jù)倉庫，用戶可以查看某個區(qū)域的某個產(chǎn)品的訂單情況，也可查看每天的訂單變化趨勢等等。

PowerDesigner不但是業(yè)界知名的數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具，也是數(shù)據(jù)倉庫模型設(shè)計工具。支持多種數(shù)據(jù)倉庫模型，包括星型模式（Star）和雪花模式（Snowflake）。這是同行業(yè)中最優(yōu)秀、最靈活的開發(fā)工具，可用來設(shè)計一個關(guān)系的或OLAP(聯(lián)機分析處理)的軟件倉庫。

PowerDesigner在數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計工具市場中占有最大份額。它能從已有的數(shù)據(jù)庫進行反向工程，從運行系統(tǒng)中將現(xiàn)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)抽取出來形成數(shù)據(jù)模型，使設(shè)計變得簡單。

3.5 面向?qū)ο竽Ｐ?OOM)建模
除了數(shù)據(jù)庫建模，采用標準建模語言UML，對企業(yè)應用系統(tǒng)從需求，分析與設(shè)計，實施等不同階段的全面建模，也是目前的主流方式。 PowerDesigner支持UML1.3的所有模型從PowerDesigner11.0開始就全面支持UML2.0。

在PowerDesigner中用戶可以采用典型的面向?qū)ο蠓治龇椒ǎ缬美?qū)動的軟件分析與開發(fā)，即由需求模型出發(fā)，建立用例圖，類圖及其順序圖，進而組件與部件圖。同時，PowerDesigner是一個集成環(huán)境，各個模型之間可以快捷的模型同步與管理。特別地，本書實例是數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)應用，因此， OOM可以有PDM來自動生成（如圖9）。

（特別需要指出，OOM和PDM地關(guān)系等價于模型級的O/R映射關(guān)系，可以很直接地支持現(xiàn)有比較流行地O/R 映射地框架，如Hibernate， JDO等，在1.8節(jié)中提到Hibernate代碼生成的支持。）用戶在此基礎(chǔ)上，對OOM修改，進一步定義系統(tǒng)的動態(tài)行為特性，如通過順序圖，活動圖等。圖10是訂單處理子系統(tǒng)中的典型順序圖。當然用戶在進行OOM建模的過程中，會加深對應用系統(tǒng)的理解，通常會對先前的PDM甚至CDM進行優(yōu)化，可以利用PowerDesigner的雙向工程，在重新生成并合并已有模型。


3.6 信息流模型(ILM)建模
在企業(yè)應用的分析與開發(fā)整個過程中，會有大量的模型產(chǎn)生，這些模型之間都存在相應的關(guān)系。PowerDesigner創(chuàng)新地提出信息流模型(ILM)，并通過非常直觀的映射編輯器來表達模型之間的信息流動關(guān)系，大大方便了企業(yè)級建模的管理能力。圖11是訂單處理子系統(tǒng)的典型信息流模型以及信息流動關(guān)系的定義，這里表示的是PDM和OOM之間的一個信息映射關(guān)系。


3.7 程序生成的支持
在建模的基礎(chǔ)上，PowerDesigner可以生成應用程序代碼（如C#, Java等），當然也可以反向由應用程序更新相應的模型如類圖（雙向工程）。因此用戶可以選擇建模或代碼優(yōu)先的不同的軟件開發(fā)過程。

特別地，PowerDesigner由于其內(nèi)置的模型映射關(guān)系（包括O/R mapping即PDM和OOM之間的映射關(guān)系），可以很直接支持目前比較流行的ORM mapping框架，如Hibernate，JDO的支持。圖12是典型的Hibernate的映射文件的代碼預覽。不僅如此，PowerDesigner提供了UI界面生成的支持，如現(xiàn)在比較流行的JSF(Java Server Faces)支持，真正實現(xiàn)了以數(shù)據(jù)為中心應用程序的完整的建模與開發(fā)環(huán)境。


3.8 團隊開發(fā)的支持
企業(yè)級應用的開發(fā)通常都是有一個龐大的團隊來完成，而且在整個軟件開發(fā)過程中的不同階段，會產(chǎn)生龐大的分析與設(shè)計模型，必須提供一個理想的團隊開發(fā)解決方案，允許多個建模成員在一個相同的模型上同時工作，這個和傳統(tǒng)的軟件代碼版本管理如CVS，ClearCase有相似之處，不同的是模型的管理粒度，如支持類圖甚至類及其屬性的版本管理等。PowerDesigner基于RDBMS提供了所有模型的統(tǒng)一共享環(huán)境，一套元數(shù)據(jù)庫(metadata repository)，成為企業(yè)知識庫，

圖13給出了一個典型實例，具體包括：
• 元模型管理—能在一個位置上存儲、管理和版本化PowerDesigner模型，以及其他類型的文檔，同時全面的權(quán)限管理模型，能控制用戶對模型的訪問和可視化。
• 跨模型的沖突分析—知識庫能為跨企業(yè)的沖突分析提供和維護完整的存儲和跨模型的依賴關(guān)系。
• 軟件資產(chǎn)管理—查找和重用跨越所有模型和項目的對象。
• 安全—基于角色的安全機制，同時伴有記錄日志的功能。

4 .總結(jié)
PowerDesigner提供了一整套可以靈活組合了數(shù)據(jù)建模、UML和業(yè)務(wù)處理建模技術(shù)的集成環(huán)境，支持產(chǎn)品生命周期的所有階段。

PowerDesigner利用基于可靠方法、真正的兩級(概念上和物理上)關(guān)系數(shù)據(jù)庫建模，設(shè)計并生成數(shù)據(jù)庫，還支持數(shù)據(jù)倉庫建模技術(shù)。同時， PowerDesigner使用標準的UML技術(shù)完成面向?qū)ο蟮脑O(shè)計和分析。PowerDesigner不僅加速了分析、設(shè)計與開發(fā)的全過程，也向最終用戶提供了管理和訪問項目的信息的一個有效的結(jié)構(gòu)，真正地提供了一個“一站式”建模與設(shè)計解決方案，最大限度地增強IT企業(yè)的生產(chǎn)效率和迅速適應變化的能力。