基于分层结构的高校科研管理信息系统架构设计
莫绍强++刘江林
摘 要： 利用普通的文件管理系统会导致管理者经常要做重复性的工作，不仅给管理者增加了压力，也耗费大量的时间，即使这样，信息收集统计常常也是不完整、不全面的。针对目前高校科研管理面临的数据量十分庞大，科研管理流程十分复杂，还有管理的范围很广的问题，研究了基于分层结构的高校科研管理信息系统架构设计，在高校建设科研管理信息系统，利用先进的计算机和互联网技术，实现对高校科研活动的有效管理，可以进一步优化资源配置、提高管理效率。
关键词： 科研管理； 分层结构； 架构设计； 管理信息系统
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0173?03
Abstract： The common file management system may cause that the managers do the repetitive work frequently， which will increase the pressure to the manager， and make the teachers working for scientific research cost a lot of time to sort out the materials. Even if like this， the information gathering statistics is often incomplete. Since the scientific research management in colleges and universities is faced with the problems of huge data size， complex scientific research management process， and wide management range， the architecture design of the university scientific research management information system based on hierarchical structure is studied. The university scientific research management information system is constructed， and the advanced computer and Internet technology are used to manage the scientific research activity in colleges and universities effectively， which can further optimize the resource allocation and improve the management efficiency.
Keywords： scientific research management； hierarchical structure； architecture design； management information system
0 引 言
管理信息系統（Management Information System，MIS）是一个信息的综合处理系统，包括对信息的收集、处理，以及对信息的存储和传递等，它是一门全新的科学研究领域，致力于研究如何充分地将现代的计算机技术、网络技术和通信技术相结合，最大程度的发挥这三项技术的优势以应用于信息的管理，其处理的方式一般是通过调查整合现有的资源，然后将其数据化，建立数据库，再依据需求对数据进行相应的处理，最终形成各种资料信息。
在全社会鼓励创先的大势之下，高校的科技创新意识也在不断提高，加之高校的制度改革，对科研投入的力度越来越大，越来越多的高校教师在教学之余投入到科研工作，科研管理开始成为高校的一项十分重要的管理工作。目前高校的科研管理面临极大问题：数据量十分庞大大，科研管理的流程十分复杂，还有管理的范围很广。利用普通的文件管理系统，就会导致管理者经常要做重复性的工作，不仅给管理者增加了压力，也是从事科研的老师耗费大量的时间去整理材料，即使这样，信息收集统计常常也是不完整、不全面。为此，研究了基于分层结构的高校科研管理信息系统架构设计，在高效建设科研管理信息系统，利用先进的计算机和互联网技术，实现对高校科研活动的有效管理，可以进一步优化资源配置、提高管理效率。
1 系统功能和特点
高校科研管理信息系统功能见图1。依据高校科研管理工作的模式、具体工作过程中的实际情况等，该信息系统具有以下基本功能：
科研项目管理：对从国家、部委、省（市）政府等拨款资助的研究项目、学校与企业合作的项目以及校级科研项目进行区别管理。
科研经费管理：其主要内容包括登记项目预算，到款经费的确认、分配与统计，各项管理费的提取、预算执行进度管理等。经费管理流程通过数据交换平台与财务系统实时交互。
科研成果管理：科研成果管理包括论文、著作、获奖、技术标准和专利等的管理。系统支持期刊库的管理，方便教师准确地找到论文的期刊信息，方便学校对论文等级的评定。
科研基地管理：科研基地指国家（省）级重点实验室、工程研究中心等科研机构。高校科研管理信息系统应该具有对本校科研基地进行管理的功能，包括基地的成员组成、资源概况、项目进展、成果汇总等管理，系统应该能够把基地的成员负责或者参与的科研项目自动纳入系统，并且可以自动生成高校科研基地的年报。
查询功能：主要为了方便查询课题情况、项目进展情况和科研详情等，满足系统不同使用者的查询需要。
统计功能：系统的科研统计功能主要是为了使科研管理人员能够更加快捷地统计制作报表，提高管理人员的工作效率。
权限管理：科研管理信息系统要面向许多用户，不同用户的权限不同，权限管理功能方便管理员对各级用户进行权限设置。
2 系统设计与实现
2.1 分层结构的含义
分层结构是指在系统或软件的设计过程中，其框架是层次架构的，如同楼房一般，层与层之间彼此独立、互不干涉，但是彼此之间的信息与服务却是相同的，一层为另一层提供服务，也接收其他层的服务，通常情况是下一层为上一层服务。在这些彼此独立的分层之间，关键技术就是接口要定义精确，要使其满足各层之间数据、信息和业务的流程抽象，通常的做法是利用拓扑约束的模型增加每一层结构之间的抽象性和每一层结构接口的约束性，这样可以保证系统或者软件具有较高的可维护性，也适用于系统或软件重用的要求。
分层结构的优点十分明显，总结起来主要有：易于模块化功能的实现；易于实现模块功能的泛化；易于标准化的实现；易于系统功能的全面设计。总之，采用分层结构对高校科研信息管理系统进行架构设计，可以保证对系统的整体性能和功能的实现，具有极高的效率。
2.2 系统架构
基于分层结构的高校科研管理信息系统架构，分为五个层次，其示意图如图2所示。
应用接口平台层：应用层的应用程序接口有很多，并且发展很快，比较常见的如socket，FTP，HTTP以及telnet。这些接口从大类上可分为四类：远程过程调用（Remote Procedure Call Protocol，RPC）、数据查询接口、文件类接口、数据通信接口，这一层构架主要支持各种软件和硬件设备，以及程序、网页、监视器等。
业务应用层：应用层直接和应用程序接口并提供常见的应用服务，应用层也向应用支持层发出请求。应用层是开放系统的最高层，直接为应用进程提供服务，其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。在高校科研管理信息系统中，科研项目管理、经费管理、成果管理、基地管理等功能均在这一层得到实现，包括网站、决策支持系统、管理系统、评教系统、交互平台、财务系统、办公系统等。
应用支撑层：是一个信息的集成环境，是把分散于不同地方的信息、各种异構的应用进行聚合的结构层。它利用一个设定的统一的访问入口，实现结构化数据资源、非结构化文档和互联网资源、各种应用系统跨数据库、跨系统平台的无缝接入和集成，提供一个支持信息访问、传递以及协作的集成化环境。并根据每个用户的特点、喜好和角色的不同，为特定用户提供量身定做的访问关键业务信息的安全通道和个性化应用界面，使师生员工可以浏览到相互关联的数据，进行相关的事务处理。包括权限控制，用户管理，工作流程控制，界面管理，数据监控，数据交换，数据转换，中间件控制等。
数据资源层：包括数据库管理，数据存储，数据分析，数据整合，数据仓库，数据挖掘，机器学习，辅助决策等。
通信网络基础平台层：该层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有节点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。
3 系统创新点
通过上文讨论，基于分层结构的高校科研管理信息系统的创新点包括：
（1） 打破“信息壁垒”，使财务经费管理系统与科研管理信息系统实现数据交换。科研管理信息系统提高了科研项目经费预算管理的效率，也为科研人员在申请科研经费时节省了大量的人力物力，有效监管各个科研项目的经费使用情况，项目管理和经费管理一体化，大大方便了科研人员和管理人员。在信息系统中，重新设计并实现新的科研经费管理流程，通过学校数据交换体系，或重建财务系统和科研系统中的相关功能模块，保障科研经费管理相关数据的交换、共享和业务协同。
（2） 提高效率，大大促进了青年教师投入科研的热情。高校为了鼓励青年教师加大投入科研的力度，采取过许多措施，但是都收效甚微，主要原因之一就是科研项目管理的程序混乱、繁杂，导致许多没有经验的青年教师被这些繁琐的程序挡在了门外。许多青年教师在申请项目时，项目本身是一个很值得研究的课题，可是因为不了解流程，往往在申报的过程中出现问题，项目不被通过，这不仅浪费了青年教师的大量时间，也大大挫伤了青年教师的积极性。而科研管理信息系统可以很好地解决这一问题，项目申报全是在网上进行，只要申报就纳入项目的管理，申报的格式是系统自动生成的模板，不会出现因为格式被审核不通过的情况，且申报后自动生成Word文件，方便阅读和修改。
（3） 保证了可扩展性设计与模块化实现。高校科研管理信息系统架构在分层结构的基础上，就能够确保所有的科研数据、实验图像、实验视频等信息集成处理，而且进行一体化管理，使得数据能够得到充分的利用；另一方面，系统能够保证运用现代成熟的项目管理理论，结合先进成熟的计算机网络技术，打通各个业务环节的壁垒，使各个系统沟通、通联，真正构建一个统一权限、安全稳定的管理信息系统平台。另外，在项目申报层、项目管理层和项目审核层提供互动交流，资源信息共享，大大提升了科研管理的信息化水平和效率。
4 结 语
本文提出的基于分层结构的高校科研管理信息系统的设计和实现融合了目前高校各类科研活动的管理经验，覆盖科研项目的全生命周期，对项目的流程管理、项目信息查询统计等做出合理的优化，结合科研信息化管理的理念以及先进的Web 2.0网络应用框架、混合身份认证等成熟系统的建设经验，不仅可以提高高校资源配置的效率，也可以提高高校科研管理的效率，为确保科研管理工作的开展提供了行之有效的工具，同时也为未来类似系统的建设做出了有益的尝试。
参考文献
[1] 林宇.数据仓库原理与实践[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[2] 柴明辉，严洪森，齐培娣.基于B/S的物料管理信息系统的设计与实现[J].计算机技术与发展，2008，18（1）：52?55.
[3] 王鑫，王洪国，王珺，等.数据挖掘中聚类方法比较研究[J].计算机技术与发展，2006，16（10）：20?22.
[4] 王曌，严洪森，张平.基于B/S结构的知识化制造自重构子系统的实现[J].计算机技术与发展，2008，18（1）：25?29.
[5] 汪传雷，刘兰风，孙元杰.一种面向决策的企业商务智能系统研究[J].计算机技术与发展，2007，17（8）：8?11.
[6] 杜国宁，朱仲英.基于Web技术的数据挖掘系统研究与设计[J].微型电脑应用，2005，21（1）：10?12.
[7] INMON W H. Commentary：the migration path [J]. Computer world， 1996（29）： 66?72.
[8] 钱怡.高校科研管理信息系统的开发与实现[J].华北水利水电学院学报（社科版），2003，19（3）：59?60.
[9] 陈英德.高校科研管理的困惑与思考[J].浙江教育学院学报，2004（3）：72?77.
[10] 董传良.高校信息系统共享和互操作的设计[EB/OL].[2006?10?18]. http：//www.doc88. com/p?40830999227.html.
摘 要： 利用普通的文件管理系统会导致管理者经常要做重复性的工作，不仅给管理者增加了压力，也耗费大量的时间，即使这样，信息收集统计常常也是不完整、不全面的。针对目前高校科研管理面临的数据量十分庞大，科研管理流程十分复杂，还有管理的范围很广的问题，研究了基于分层结构的高校科研管理信息系统架构设计，在高校建设科研管理信息系统，利用先进的计算机和互联网技术，实现对高校科研活动的有效管理，可以进一步优化资源配置、提高管理效率。
关键词： 科研管理； 分层结构； 架构设计； 管理信息系统
中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0173?03
Abstract： The common file management system may cause that the managers do the repetitive work frequently， which will increase the pressure to the manager， and make the teachers working for scientific research cost a lot of time to sort out the materials. Even if like this， the information gathering statistics is often incomplete. Since the scientific research management in colleges and universities is faced with the problems of huge data size， complex scientific research management process， and wide management range， the architecture design of the university scientific research management information system based on hierarchical structure is studied. The university scientific research management information system is constructed， and the advanced computer and Internet technology are used to manage the scientific research activity in colleges and universities effectively， which can further optimize the resource allocation and improve the management efficiency.
Keywords： scientific research management； hierarchical structure； architecture design； management information system
0 引 言
管理信息系統（Management Information System，MIS）是一个信息的综合处理系统，包括对信息的收集、处理，以及对信息的存储和传递等，它是一门全新的科学研究领域，致力于研究如何充分地将现代的计算机技术、网络技术和通信技术相结合，最大程度的发挥这三项技术的优势以应用于信息的管理，其处理的方式一般是通过调查整合现有的资源，然后将其数据化，建立数据库，再依据需求对数据进行相应的处理，最终形成各种资料信息。
在全社会鼓励创先的大势之下，高校的科技创新意识也在不断提高，加之高校的制度改革，对科研投入的力度越来越大，越来越多的高校教师在教学之余投入到科研工作，科研管理开始成为高校的一项十分重要的管理工作。目前高校的科研管理面临极大问题：数据量十分庞大大，科研管理的流程十分复杂，还有管理的范围很广。利用普通的文件管理系统，就会导致管理者经常要做重复性的工作，不仅给管理者增加了压力，也是从事科研的老师耗费大量的时间去整理材料，即使这样，信息收集统计常常也是不完整、不全面。为此，研究了基于分层结构的高校科研管理信息系统架构设计，在高效建设科研管理信息系统，利用先进的计算机和互联网技术，实现对高校科研活动的有效管理，可以进一步优化资源配置、提高管理效率。
1 系统功能和特点
高校科研管理信息系统功能见图1。依据高校科研管理工作的模式、具体工作过程中的实际情况等，该信息系统具有以下基本功能：
科研项目管理：对从国家、部委、省（市）政府等拨款资助的研究项目、学校与企业合作的项目以及校级科研项目进行区别管理。
科研经费管理：其主要内容包括登记项目预算，到款经费的确认、分配与统计，各项管理费的提取、预算执行进度管理等。经费管理流程通过数据交换平台与财务系统实时交互。
科研成果管理：科研成果管理包括论文、著作、获奖、技术标准和专利等的管理。系统支持期刊库的管理，方便教师准确地找到论文的期刊信息，方便学校对论文等级的评定。
科研基地管理：科研基地指国家（省）级重点实验室、工程研究中心等科研机构。高校科研管理信息系统应该具有对本校科研基地进行管理的功能，包括基地的成员组成、资源概况、项目进展、成果汇总等管理，系统应该能够把基地的成员负责或者参与的科研项目自动纳入系统，并且可以自动生成高校科研基地的年报。
查询功能：主要为了方便查询课题情况、项目进展情况和科研详情等，满足系统不同使用者的查询需要。
统计功能：系统的科研统计功能主要是为了使科研管理人员能够更加快捷地统计制作报表，提高管理人员的工作效率。
权限管理：科研管理信息系统要面向许多用户，不同用户的权限不同，权限管理功能方便管理员对各级用户进行权限设置。
2 系统设计与实现
2.1 分层结构的含义
分层结构是指在系统或软件的设计过程中，其框架是层次架构的，如同楼房一般，层与层之间彼此独立、互不干涉，但是彼此之间的信息与服务却是相同的，一层为另一层提供服务，也接收其他层的服务，通常情况是下一层为上一层服务。在这些彼此独立的分层之间，关键技术就是接口要定义精确，要使其满足各层之间数据、信息和业务的流程抽象，通常的做法是利用拓扑约束的模型增加每一层结构之间的抽象性和每一层结构接口的约束性，这样可以保证系统或者软件具有较高的可维护性，也适用于系统或软件重用的要求。
分层结构的优点十分明显，总结起来主要有：易于模块化功能的实现；易于实现模块功能的泛化；易于标准化的实现；易于系统功能的全面设计。总之，采用分层结构对高校科研信息管理系统进行架构设计，可以保证对系统的整体性能和功能的实现，具有极高的效率。
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业务应用层：应用层直接和应用程序接口并提供常见的应用服务，应用层也向应用支持层发出请求。应用层是开放系统的最高层，直接为应用进程提供服务，其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。在高校科研管理信息系统中，科研项目管理、经费管理、成果管理、基地管理等功能均在这一层得到实现，包括网站、决策支持系统、管理系统、评教系统、交互平台、财务系统、办公系统等。
应用支撑层：是一个信息的集成环境，是把分散于不同地方的信息、各种异構的应用进行聚合的结构层。它利用一个设定的统一的访问入口，实现结构化数据资源、非结构化文档和互联网资源、各种应用系统跨数据库、跨系统平台的无缝接入和集成，提供一个支持信息访问、传递以及协作的集成化环境。并根据每个用户的特点、喜好和角色的不同，为特定用户提供量身定做的访问关键业务信息的安全通道和个性化应用界面，使师生员工可以浏览到相互关联的数据，进行相关的事务处理。包括权限控制，用户管理，工作流程控制，界面管理，数据监控，数据交换，数据转换，中间件控制等。
数据资源层：包括数据库管理，数据存储，数据分析，数据整合，数据仓库，数据挖掘，机器学习，辅助决策等。
通信网络基础平台层：该层对端到端的包传输进行定义，它定义了能够标识所有节点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。
3 系统创新点
通过上文讨论，基于分层结构的高校科研管理信息系统的创新点包括：
（1） 打破“信息壁垒”，使财务经费管理系统与科研管理信息系统实现数据交换。科研管理信息系统提高了科研项目经费预算管理的效率，也为科研人员在申请科研经费时节省了大量的人力物力，有效监管各个科研项目的经费使用情况，项目管理和经费管理一体化，大大方便了科研人员和管理人员。在信息系统中，重新设计并实现新的科研经费管理流程，通过学校数据交换体系，或重建财务系统和科研系统中的相关功能模块，保障科研经费管理相关数据的交换、共享和业务协同。
（2） 提高效率，大大促进了青年教师投入科研的热情。高校为了鼓励青年教师加大投入科研的力度，采取过许多措施，但是都收效甚微，主要原因之一就是科研项目管理的程序混乱、繁杂，导致许多没有经验的青年教师被这些繁琐的程序挡在了门外。许多青年教师在申请项目时，项目本身是一个很值得研究的课题，可是因为不了解流程，往往在申报的过程中出现问题，项目不被通过，这不仅浪费了青年教师的大量时间，也大大挫伤了青年教师的积极性。而科研管理信息系统可以很好地解决这一问题，项目申报全是在网上进行，只要申报就纳入项目的管理，申报的格式是系统自动生成的模板，不会出现因为格式被审核不通过的情况，且申报后自动生成Word文件，方便阅读和修改。
（3） 保证了可扩展性设计与模块化实现。高校科研管理信息系统架构在分层结构的基础上，就能够确保所有的科研数据、实验图像、实验视频等信息集成处理，而且进行一体化管理，使得数据能够得到充分的利用；另一方面，系统能够保证运用现代成熟的项目管理理论，结合先进成熟的计算机网络技术，打通各个业务环节的壁垒，使各个系统沟通、通联，真正构建一个统一权限、安全稳定的管理信息系统平台。另外，在项目申报层、项目管理层和项目审核层提供互动交流，资源信息共享，大大提升了科研管理的信息化水平和效率。
4 结 语
本文提出的基于分层结构的高校科研管理信息系统的设计和实现融合了目前高校各类科研活动的管理经验，覆盖科研项目的全生命周期，对项目的流程管理、项目信息查询统计等做出合理的优化，结合科研信息化管理的理念以及先进的Web 2.0网络应用框架、混合身份认证等成熟系统的建设经验，不仅可以提高高校资源配置的效率，也可以提高高校科研管理的效率，为确保科研管理工作的开展提供了行之有效的工具，同时也为未来类似系统的建设做出了有益的尝试。
参考文献
[1] 林宇.数据仓库原理与实践[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[2] 柴明辉，严洪森，齐培娣.基于B/S的物料管理信息系统的设计与实现[J].计算机技术与发展，2008，18（1）：52?55.
[3] 王鑫，王洪国，王珺，等.数据挖掘中聚类方法比较研究[J].计算机技术与发展，2006，16（10）：20?22.
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[5] 汪传雷，刘兰风，孙元杰.一种面向决策的企业商务智能系统研究[J].计算机技术与发展，2007，17（8）：8?11.
[6] 杜国宁，朱仲英.基于Web技术的数据挖掘系统研究与设计[J].微型电脑应用，2005，21（1）：10?12.
[7] INMON W H. Commentary：the migration path [J]. Computer world， 1996（29）： 66?72.
[8] 钱怡.高校科研管理信息系统的开发与实现[J].华北水利水电学院学报（社科版），2003，19（3）：59?60.
[9] 陈英德.高校科研管理的困惑与思考[J].浙江教育学院学报，2004（3）：72?77.
[10] 董传良.高校信息系统共享和互操作的设计[EB/OL].[2006?10?18]. http：//www.doc88. com/p?40830999227.html.
