Ứng dụng UML trong phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại trường Đại học Tây Bắc

104 TẠP CHÍ KHOA HỌC – ĐẠI HỌC TÂY BẮC Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 1. Đặt vấn đề Ban quản lý Khu nội trú Trường Đại học Tây Bắc là đơn vị chịu trách nhiệm trong công tác tổ chức, quản lý sinh viên nội trú, nhằm đảm bảo an ninh, an toàn về mọi mặt cho sinh viên nội trú. Ban quản lý Khu nội trú hiện đang quản lý 8 khu nhà 5 tầng, với số lượng 426 phòng, có thể phục vụ hơn 3000 chỗ ở cho sinh viên. Các phòng đều có công trình phụ khép kín và được đầu tư trang thiết bị cần thiết, đáp ứng các yêu cầu ăn ở, sinh hoạt và học tập của sinh viên. Vì lý do đó, phần lớn các sinh viên đang học tập tại Trường đăng ký vào ở nội trú, bởi nơi đây không chỉ có chi phí thuê phòng thấp mà còn là môi trường học tập và rèn luyện an toàn cho sinh viên. Qua khảo sát, chúng tôi nhận thấy rằng toàn bộ hoạt động nghiệp vụ của Ban quản lý Khu nội trú đều được quản lý, điều hành thủ công, gây khó khăn trong công tác quản lý, tìm kiếm và tra cứu thông tin, đòi hỏi một lượng lớn cán bộ tham gia quản lý. Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong các hoạt động nghiệp vụ của Ban quản lý khu nội trú Trường Đại học Tây Bắc chưa thực sự đem lại hiệu quả cao, đặc biệt vẫn chưa có phần mềm hỗ trợ công tác quản lý cũng như xử lý thông tin nghiệp vụ. Để nâng cao hiệu quả, chất lượng trong công tác quản lý sinh viên nội trú, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào trong các hoạt động quản lý sinh viên nội trú là rất quan trọng và cần thiết. Từ thực tế yêu cầu đặt ra, chúng tôi đã nghiên cứu, tìm hiểu UML, ứng dụng để phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc. Từ kết quả đã phân tích, thiết kế, chúng tôi tiến hành xây dựng phần mềm quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Tìm hiểu về quy trình nghiệp vụ quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc. Hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc thực hiện các công tác nghiệp vụ sau: - Quản lý sinh viên nội trú, bao gồm: quản lý sinh viên, tiếp nhận đăng ký phòng và sắp xếp phòng ở cho sinh viên, quản lý hợp đồng thuê phòng, quản lý thẻ nội trú, theo dõi và quản lý việc thực hiện nội quy của sinh viên nội trú [2]. - Quản lý phòng và trang thiết bị thuộc khu nội trú, bao gồm: quản lý các khu nhà, quản lý phòng tại các khu nhà, quản lý thiết bị, phân bổ thiết bị cho phòng, phân bổ thiết bị cho các khu nhà [2]. - Quản lý tiền phòng, tiền điện nước và các khoản thu dịch vụ khác của sinh viên nội trú [2]. - Thống kê, báo cáo định kì. ỨNG DỤNG UML TRONG PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN LÝ SINH VIÊN NỘI TRÚ TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY BẮC Hoàng Thị Lam1, Hoàng Văn Quỳnh2 1Trường Đại học Tây Bắc, 2Trường Cao đẳng Sơn La Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi tìm hiểu quy trình quản lý sinh viên nội trú, tìm hiểu về Unified Modeling Language (UML), ứng dụng UML để phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học. Quá trình phân tích, thiết kế gồm các bước: khảo sát thực tế, tìm kiếm các tác nhân, các use case, các lớp để xây dựng các biểu đồ use case, biểu đồ lớp, biểu đồ trạng thái, biểu đồ trình tự, biểu đồ thành phần và biểu đồ triển khai. Chúng tôi cũng tìm hiểu phần mềm Rational Rose để thiết kế, xây dựng các biểu đồ UML. Từ kết quả phân tích, thiết kế, chúng tôi đã xây dựng thành công phần mềm quản lý sinh viên nội trú. Phần mềm giúp nâng cao chất lượng trong công tác quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc, tra cứu số liệu chính xác, giảm sai sót, tìm kiếm thông tin nhanh chóng, và giảm bớt các công việc, thao tác thủ công của cán bộ quản lý. Từ khóa: Phân tích, thiết kế, hệ thống quản lý sinh viên nội trú, phần mềm. Hoàng Thị Lam, Hoàng Văn Quỳnh (2020) (20): 104 - 109 105 2.2. Xác định yêu cầu hệ thống Hệ thống cần xây dựng phải đáp ứng được các yêu cầu cơ bản sau: - Là một hệ thống tích hợp, đồng bộ, đảm bảo các hoạt động quản lý sinh viên nội trú được thống nhất, giúp tìm kiếm, tra cứu thông tin nhanh, chính xác, giảm chi phí quản lý, đáp ứng các yêu cầu nghiệp vụ của cán bộ quản lý khu nội trú và sinh viên. - Hệ thống được thiết kế theo hướng có thể mở rộng, phù hợp với mô hình quản lý sinh viên nội trú của Trường Đại học Tây Bắc ở thời điểm hiện tại cũng như trong tương lai. 2.3. Nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp phân tích, thiết kế hệ thống hướng đối tượng bằng UML Hiện nay có nhiều phương pháp phân tích, thiết kế hệ thống đang được sử dụng, phổ biến là các phương pháp phân tích, thiết kế hệ thống hướng chức năng và các phương pháp phân tích, thiết kế hệ thống hướng đối tượng. Phân tích, thiết kế hệ thống theo cách tiếp cận hướng đối tượng có ưu điểm hơn trong việc xây dựng các hệ thống phức tạp, việc phát triển phần mềm theo cách tiếp cận hướng đối tượng sẽ đem lại phần mềm chất lượng cao, tin cậy, dễ mở rộng và tái sử dụng dễ dàng [1]. Một số phương pháp phân tích, thiết kế hướng đối tượng phổ biến là phương pháp Booch, OMT (Object Modeling Technique), OOSE (Object Oriented Software Engineering)/Objectory, Fusion và Coad/Yourdon. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, có ký pháp, tiến trình và công cụ hỗ trợ riêng nên người sử dụng rất khó khăn trong việc chọn ra một phương pháp phù hợp. Hơn nữa, mỗi phương pháp có ký hiệu riêng đã gây ra sự nhầm lẫn khi một ký hiệu có thể mang những ý nghĩa khác nhau trong mỗi phương pháp. Các tác giả của các phương pháp này đã hợp tác tạo ra phương pháp mới lấy tên là Unified Modeling Language – UML (Ngôn ngữ mô hình hóa thông nhất) [1], dựa vào việc hợp nhất các ký hiệu sử dụng trong phân tích, thiết kế của các phương pháp đó, các ký hiệu trong UML đều có ngữ nghĩa chặt chẽ và có thể hiểu bởi nhiều công cụ khác nhau. 2.4. Phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc sử dụng ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất UML Việc ứng dụng UML trong phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về hệ thống cần xây dựng ở cả hai khía cạnh động và tĩnh, các biểu đồ UML tạo nên một cách nhìn bao quát và đầy đủ nhất về hệ thống, từ đó dễ dàng hơn trong việc triển khai lập trình và bảo trì, nâng cấp hệ thống. Chúng tôi tiến hành phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc theo các bước sau: Bước 1: dựa trên tập yêu cầu ban đầu, xác định các tác nhân (actor), use case và các mối quan hệ giữa các use case, từ đó xây dựng biểu đồ use case. Bước 2: xác định các lớp, các thuộc tính, một số phương thức cơ bản và mối quan hệ giữa các lớp, từ đó xây dựng biểu đồ lớp. Bước 3: xác định các trạng thái và chuyển tiếp trạng thái trong hoạt động của một đối tượng thuộc một lớp nào đó, từ đó xây dựng biểu đồ trạng thái. Bước 4: mô tả chi tiết hoạt động của các use case dựa trên các kịch bản đã có và các lớp đã xác định, từ đó xây dựng các biểu đồ trình tự. Bước 5: tiếp tục hoàn thiện biểu đồ lớp bao gồm bổ sung các lớp, các thuộc tính còn thiếu, dựa trên biểu đồ trình tự để xác định các phương thức và mối quan hệ giữa các lớp, từ đó xây dựng biểu đồ lớp chi tiết. Bước 6: xác định kiến trúc của hệ thống bằng cách xác định các thành phần của hệ thống, các thiết bị cần thiết để triển khai hệ thống, từ đó xây dựng biểu đồ thành phần và biểu đồ triển khai. Bước 7: thiết kế dữ liệu của hệ thống dựa vào các yêu cầu thu thập được và biểu đồ lớp đã xây dựng trong giai đoạn phân tích. 2.5. Tìm hiểu phần mềm Rational Rose để thiết kế, xây dựng các biểu đồ UML. 106 Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ phân tích, thiết kế hệ thống hướng đối tượng sử dụng UML, trong đó Rational Rose là một phần mềm được sử dụng rộng rãi với nhiều tính năng ưu việt. Rational Rose được dùng để lập mô hình hệ thống trước khi viết mã trình, nó cho phép đặc tả các đối tượng, xây dựng các biểu đồ UML và hỗ trợ phát sinh tự động mã nguồn chương trình theo ngôn ngữ lập trình lựa chọn như C++, Java, Visual Basic, [1]. Trong khuôn khổ của đề tài này, chúng tôi sử dụng phiên bản miễn phí Rational Rose để xây dựng các biểu đồ UML, vấn đề cài đặt chương trình chúng tôi sử dụng ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng C#. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Biểu đồ use case tổng quát của hệ thống Biểu đồ use case được sử dụng để mô tả sự tương tác giữa các tác nhân (actor) và các use case trong hệ thống. Một use case biểu diễn một chức năng xác định của hệ thống. Một tác nhân là một đối tượng bên ngoài hệ thống tương tác trực tiếp với các use case, mỗi tác nhân được cung cấp một tài khoản và mật khẩu riêng để đăng nhập vào hệ thống thực hiện các chức năng nghiệp vụ của mình. Hình 1 trình bày các tác nhân và các use case của hệ thống quản lý sinh viên nội trú. Hình 1. Biểu đồ use case tổng quát Để quản lý thông tin sinh viên nội trú, thông tin về phòng và thiết bị, tác nhân Bộ phận quản lý sinh viên tương tác với các use case Quản lý sinh viên nội trú, Quản lý phòng, Quản lý thiết bị. Để quản lý thông tin sử dụng điện nước, thông tin sử dụng dịch vụ của sinh viên nội trú, tác nhân Bộ phận kỹ thuật tương tác với các use case Quản lý điện nước, Quản lý dịch vụ. Để thu các khoản phí của sinh viên nội trú, thống kê các khoản phí và hoàn trả các khoản phí khi sinh viên thanh lý hợp đồng, tác nhân Bộ phận tài chính tương tác với các use case Thu các khoản phí, Thống kê các khoản phí. Để quản lý thông tin cán bộ, quản lý quyền và phân quyền sử dụng cho cán bộ, thực hiện thống kê, báo cáo khi cần thiết, tác nhân Ban quản lý khu 107 nội trú tương tác với các use case Quản lý cán bộ, Thống kê báo cáo. 3.2. Biểu đồ lớp Lớp là một mô tả về tập các đối tượng có chung các thuộc tính, phương thức và các mối quan hệ với những đối tượng khác. Ta có thể tìm lớp từ các danh từ trong văn bản mô tả bài toán và trong các tài liệu đặc tả use case. Trong UML, lớp được biểu diễn bởi hình chữ nhật có ba ngăn, ngăn đầu tiên chứa tên lớp, ngăn thứ 2 chứa thuộc tính của lớp và ngăn thứ 3 chứa phương thức của lớp [1]. Biểu đồ lớp giúp người phát triển quan sát, lập kế hoạch cấu trúc hệ thống trước khi viết mã trình. Hình 2 và Hình 3 trình bày các lớp chính của hệ thống quản lý sinh viên nội trú, đường nối giữa các lớp thể hiện mối quan hệ (sự cộng tác) giữa các lớp nhằm thực hiện các chức năng của hệ thống. Để ngắn gọn, trong biểu đồ lớp chúng tôi đã lược bỏ các phương thức của lớp, chỉ giữ lại tên lớp và thuộc tính của lớp Hình 2. Biểu đồ lớp liên quan đến sinh viên Hình 3. Biểu đồ lớp liên quan đến phòng và thiết bị 108 3.3. Biểu đồ trạng thái Biểu đồ trạng thái diễn tả quy luật thay đổi trạng thái và hành vi của một đối tượng tuỳ thuộc vào các sự kiện xảy đến với nó. Thông thường chúng ta xây dựng biểu đồ trạng thái cho một vài đối tượng của lớp có nhiều hành vi động trong hệ thống [1]. Dưới đây là biểu đồ trạng thái được xây dựng cho đối tượng sinh viên. Hình 4. Biểu đồ trạng thái Từ trạng thái bắt đầu, sinh viên gửi thông tin đăng ký vào ở nội trú, thông tin của sinh viên sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Sinh viên chờ được xét duyệt và xếp phòng, khi được xếp vào một phòng nào đó thì trạng thái của sinh viên là đang ở. Sinh viên xin chuyển ra ngoài hoặc bị buộc ra ngoài thì trạng thái của sinh viên là đã chuyển ra ngoài và kết thúc. 3.4. Thiết kế dữ liệu của hệ thống Dựa trên các yêu cầu thu thập được và biểu đồ lớp đã xây dựng trong giai đoạn phân tích, chúng tôi tiến hành thiết kế dữ liệu của hệ thống quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc. Các dữ liệu này được tổ chức, lưu trữ, quản lý một cách khoa học và có tính hệ thống, giúp cho việc xử lý thông tin nhanh, chính xác, có thể dễ dàng thực hiện các thao tác tìm kiếm, thống kê, báo cáo khi cần thiết. Các dữ liệu cần quản lý và lưu trữ bao gồm các dữ liệu sau: - Các dữ liệu liên quan đến sinh viên: Sinh viên, Lớp, Khoa, Dân tộc, Đối tượng ưu tiên, Hợp đồng nội trú, Thẻ nội trú. - Các dữ liệu liên quan đến phòng và thiết bị: Khu nhà, Phòng, Loại phòng, Thiết bị, Loại thiết bị, Thiết bị phòng, Thiết bị khu nhà. - Các dữ liệu liên quan quản lý đến điện nước: Danh mục điện nước, Thông tin sử dụng điện nước của các phòng. - Các dữ liệu liên quan đến tài chính: Danh mục các khoản phí nội trú, Phiếu thu tiền điện nước, Phiếu thu phí nội trú. - Các dữ liệu liên quan đến cán bộ quản lý: Thông tin cán bộ, Quyền, Phân quyền. 4. Kết luận Chúng tôi đã tìm hiểu thực trạng và quy trình quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc, tìm hiểu UML và ứng dụng UML vào việc phân tích, thiết kế hệ thống quản lý sinh viên nội trú. Từ kết quả phân tích, thiết kế, chúng tôi đã xây dựng thành công phần mềm quản lý sinh viên nội trú tại Trường Đại học Tây Bắc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Văn Đức, 2002, Phân tích thiết kế hướng đối tượng bằng UML, NXB Giáo dục. [2] Trường Đại học Tây Bắc, 2012, Quy chế quản lý, vận hành Khu nội trú của Trường Đại học Tây Bắc được xây dựng từ nguồn trái phiếu Chính phủ (Ban hành kèm theo Quyết định số: 113/ QĐ- ĐHTB ngày 19 tháng 3 năm 2012 của Hiệu trưởng Trường Đại học Tây Bắc). 109 THE UNIFIED MODELING LANGUAGE APPLICATION FOR ANALYSIS AND DESIGN OF BOARDING STUDENT MANAGEMENT SYSTEM AT TAY BAC UNIVERSITY Hoang Thi Lam1, Hoang Van Quynh2 1Tay Bac University, 2Son La College Abstract: in this article, we investigate the boarding student management process,the Unified Modeling Language (UML)and use UML application to analyse and design the boarding student management system at Tay Bac University. The analysis and design process consist of these basic steps: fact survey, search for agents, use cases, classes to build use case diagrams, class diagrams, state chart diagrams, sequence diagrams, component diagrams, and deployment diagrams. We alsoused Rational Rose software to design and build UML diagrams. A boarding student management software was successfully built, based on the results of design and analysis. The software will helpto improve boarding student management system quality at Tay Bac University, look up accuratedata, reduce mistakes, find information quickly and reduce the labor force of managers. Keywords: Analysis, design, boarding student management system, software __________________________________________ Ngày nhận bài: 28/4/2020. Ngày nhận đăng: 29/5/2020 Liên lạc: lamht@utb.edu.vn