周雯雯，楊永志，王杰娟，程 斌

（1.航天工程大學(xué)航天XX學(xué)院；2.航天工程大學(xué)教研保障中心；3.航天工程大學(xué)政治工作處，北京 101416）

0 引言

傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)是一類典型的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，主要基于成熟的實(shí)體關(guān)系模型（Entity-Relation Model，ERM）進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。ERM 由華裔科學(xué)家陳品山（Peter Chen）于20 世紀(jì)70 年代提出并完善［1-3］，后被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫相關(guān)應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中。ERM 描述了實(shí)體、屬性以及實(shí)體間的關(guān)系，但沒有提供對屬性在時(shí)間軸上變化的直接支持［4］，即沒有提供對實(shí)體、實(shí)體屬性和關(guān)系屬性元層描述的直接支持，這使得ERM 只描述了問題域中實(shí)體關(guān)系在時(shí)間軸上的一個(gè)快照（Snapshot），不利于存儲在信息管理系統(tǒng)生命周期中動(dòng)態(tài)變化的實(shí)體及其關(guān)系等信息，也不利于上層使用數(shù)據(jù)庫功能模塊進(jìn)行增量式更新與演進(jìn)［5］。

為加快大數(shù)據(jù)建設(shè)進(jìn)程，融合相關(guān)信息，亟需對人力資源信息管理系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，在此過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題，如數(shù)據(jù)采集與校正過程中只能記錄最新數(shù)據(jù)、人員履歷簡介中缺少時(shí)間相關(guān)信息、多子系統(tǒng)單點(diǎn)登錄功能有待完善等［6-9］。這些問題正是由于ERM 缺乏對屬性在時(shí)間軸上變化的支持，同時(shí)缺乏對屬性的元層描述支持導(dǎo)致。為此，本文采用中心錨鏈模型（Anchor Modeling，AM）［10-11］，強(qiáng)調(diào)時(shí)間這一元信息在實(shí)體、實(shí)體屬性以及實(shí)體間關(guān)系中的表達(dá)和運(yùn)用，通過在理論上為實(shí)體、屬性和關(guān)系添加時(shí)間元信息，使數(shù)據(jù)模型能輕松表達(dá)和處理隨時(shí)間增量變化的信息；然后通過將AM 表示為傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫形式，迅速改造基于ERM 的人力資源信息管理系統(tǒng)，為新系統(tǒng)提供更為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)持久化功能。

1 現(xiàn)有系統(tǒng)存在的主要問題

1.1 數(shù)據(jù)采集與校正繁瑣

人力資源信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行離不開各類信息的采集和錄入。現(xiàn)有信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式主要包括：①紙質(zhì)表格；②Excel 等電子表格；③由人工編碼數(shù)據(jù)采集界面程序供用戶填寫。以上方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易出錯(cuò)。此外，在采集數(shù)據(jù)用于校正時(shí)，現(xiàn)有的ERM 往往只能記錄最新校正后的數(shù)據(jù)，而難以保留原始信息，更不用說采集校正的審核人員等證明性元信息。

1.2 時(shí)間信息難體現(xiàn)

人力資源信息管理系統(tǒng)經(jīng)常需要根據(jù)定義對人員的指定屬性、關(guān)聯(lián)關(guān)系等進(jìn)行收集匯總，以生成履歷簡介。傳統(tǒng)的ERM 實(shí)現(xiàn)存在以下3種難以處理的情況：①ERM 中的一些屬性沒有明確的時(shí)間信息［12-15］，例如曾用名，因而無法表達(dá)“于xx 時(shí)間改名為yyy”這樣的信息；②ERM 中一些關(guān)聯(lián)關(guān)系沒有時(shí)間信息，例如夫妻關(guān)系，因而無法表達(dá)“于xx 時(shí)間離婚……于yy 時(shí)間再婚”這樣的信息；③無法記錄人員的評語信息，包括年度自評、調(diào)整任用時(shí)的德才表現(xiàn)等。在AM 的支持下，所有這些與時(shí)間相關(guān)的信息都能夠被方便地記錄，從而按需導(dǎo)出并可按時(shí)間順序整理生成。

1.3 系統(tǒng)融合有待完善

人力資源信息管理工作中涉及的軟件系統(tǒng)往往不止一個(gè)，例如信息管理系統(tǒng)需要與辦公系統(tǒng)協(xié)同工作。因此，信息管理系統(tǒng)必然會(huì)與越來越多的信息系統(tǒng)共存融合，從而提供更加綜合性的服務(wù)。信息系統(tǒng)之間的融合不僅需要做到業(yè)務(wù)邏輯的融合，還要做到底層數(shù)據(jù)庫的融合。目前人力資源信息管理系統(tǒng)的該項(xiàng)功能還有待完善。

2 AM模型的擴(kuò)展設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對以上問題，本文將AM 應(yīng)用于實(shí)際的信息管理系統(tǒng)升級中，利用其對ERM 進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)，并從元模型層作出對AM 的擴(kuò)展，使之能夠描述包括時(shí)間在內(nèi)的更為廣泛的元信息。

2.1 AM對ERM的擴(kuò)展

傳統(tǒng)的ERM 包含實(shí)體、屬性和關(guān)系3 類元素。圖1 給出了一個(gè)采用實(shí)體關(guān)系圖（Entity Relationship Diagram，ERD）描述的教師、學(xué)生和課程之間的關(guān)系模型。

Fig.1 Entity relationship model described by ERD圖1 ERD圖描述的ERM

AM 在元層對ERM 進(jìn)行了改造。ERM 的元模型可使用圖2所示的簡單模型描述。

Fig.2 Simplified ERM meta model圖2 簡化的ERM元模型

為了在ERM 的屬性和關(guān)系上擴(kuò)展時(shí)間等元信息，AM從元層入手對ERM 的元模型進(jìn)行了擴(kuò)展。圖3 以UML（Unified Modeling Language）類圖［16-19］的形式給出了AM 的元層描述。事實(shí)上，AM 在元層使用Anchor 替代了ERM 的Entity，Tie 替代了Relation，并且對屬性Attribute 進(jìn)行了擴(kuò)展（繼承），得到了4 類屬性。同樣的，可將Tie 擴(kuò)展為4類［20］。擴(kuò)展的屬性（Attribute）和關(guān)系（Tie）均具備時(shí)間這一元信息。

在ERM 中，如果教師更名，則原有的數(shù)據(jù)庫無法保存這一信息，或者必須對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整才能記錄（需要在教師表中增加曾用名、當(dāng)前姓名時(shí)間等字段）。而在AM 中，姓名可以直接作為帶時(shí)間元信息的Historized Attribute，僅需向該屬性對應(yīng)的子表中添加新的姓名記錄（＜ID，姓名，時(shí)間＞）即可。總體來講，AM 通過將ERM 中Entity 的概念拆分為Anchor 和Attribute 來描述，Relation 的概念拆分為Tie 和Knot 來描述，并使得Attribute 和Tie 能夠附帶時(shí)間（Time Type）這一元信息，從而描述實(shí)體隨時(shí)間變化產(chǎn)生的歷史信息。換言之，ERM 所描述的信息是AM 描述的信息在某個(gè)時(shí)間切片上的快照（SnapShot）。

Fig.3 UML meta model of AM圖3 AM的UML元模型

2.2 對AM的進(jìn)一步擴(kuò)展

2.2.1 時(shí)間之外的元信息

AM 僅擴(kuò)展了時(shí)間這一元信息，因而在復(fù)雜應(yīng)用中仍然存在一定限制。如果需要記錄教師變更姓名時(shí)的證明人等信息，上述的AM 便難以勝任，而這類數(shù)據(jù)的認(rèn)證、審核等元信息在人員管理系統(tǒng)中是較為常見的。

為此，在圖2 中對Time Type 進(jìn)行推廣，增加Meta Data Type 作為Time Type 的父類，添加Attibute 和Tie 到Meta Data Type 的關(guān)聯(lián)關(guān)系中，擴(kuò)展元信息后的AM 元模型如圖4所示?？梢钥闯?，新的Meta Data Type 作為各類元信息，可以通過新增的關(guān)聯(lián)關(guān)系被引入到Attribute 和Tie（甚至Anchor、Knot）中，如此以來便可以表達(dá)除時(shí)間之外的其他數(shù)據(jù)元信息。

2.2.2 ERM訪問兼容性

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)從ERM 模式遷移到AM 模式后，還需要考慮上層應(yīng)用軟件的兼容性。為此，在AM 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出AnchorEntity、AttributeEntity 和TieEntity 的概念，其中AnchorEntity 用于描述某個(gè)時(shí)間截面上實(shí)體的當(dāng)前狀態(tài)，即由AM 引出一個(gè)實(shí)體及其屬性在某個(gè)時(shí)間截面的取值。從實(shí)現(xiàn)上來看，類似于構(gòu)造了該實(shí)體對應(yīng)的ERM表格。

2.2.3 ERM信息同步

當(dāng)AM 數(shù)據(jù)庫必須與ERM 數(shù)據(jù)庫同時(shí)工作時(shí)，可能需要同步兩個(gè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。為此，引入PortEntity 的概念用于同步兩者存儲的數(shù)據(jù)。需要注意的是，PortEntity 在實(shí)現(xiàn)上通常會(huì)使用觸發(fā)器和存儲過程，因而效率不高，且通常與底層所采用的數(shù)據(jù)庫相關(guān)。

2.3 AM的參考實(shí)現(xiàn)

AM 最基本的思想將ERM 中的Entity 和Tie 拆分為粒度更小的Anchor、Tie 和Attribute、Knot，賦予它們時(shí)間等元信息［21-22］，然后映射到數(shù)據(jù)庫表的設(shè)計(jì)上。AM 將ERM 中每個(gè)表中的每一項(xiàng)都拆分成一個(gè)子表，可根據(jù)需要利用子表進(jìn)行組合和擴(kuò)展。因此，整個(gè)數(shù)據(jù)訪問層的核心即為如何組織和使用這些子表。

Fig.4 Extending meta information for AM圖4 AM擴(kuò)展元信息

首先，需要引入一個(gè)Schema 描述AM。在ERM 中，描述數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系的實(shí)體關(guān)系圖最終將導(dǎo)出為SQL 語句，以描述其在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)模型。而在AM 中，為了更為靈活地進(jìn)行處理，可視化建模工具中的模型圖元將被導(dǎo)出生成名為Schema 的XML 文本文件。數(shù)據(jù)訪問層讀入Schema后自動(dòng)檢測并補(bǔ)全對應(yīng)的子表和各類約束、關(guān)系，以使軟件能夠適應(yīng)更復(fù)雜的情況。例如，對兩個(gè)子模塊的數(shù)據(jù)庫需求可以通過合并它們的Schema 文件來融合，通過Schema 的融合可以合并所需子表、檢測潛在沖突、檢查數(shù)據(jù)庫中缺失的表和字段；其次，提供對AM 中各個(gè)子表的訪問接口。如此以來既能提供對子表中數(shù)據(jù)的訪問功能，也為后續(xù)ERM 的兼容與同步提供了基礎(chǔ)支持，因此需要給出子表數(shù)據(jù)的訪問功能，即典型數(shù)據(jù)庫表的增刪改查（Create-Retrieve-Update-Delete，CRUD）功能［23］。本文將以一種類似Hibernate 的數(shù)據(jù)訪問形式提供子表以及后續(xù)ERM 兼容表的訪問功能；然后，提供ERM 兼容與同步訪問功能。前者使用戶能夠像訪問以往ERM 數(shù)據(jù)庫那樣訪問新的AM數(shù)據(jù)，后者則用于同步基于ERM 和AM 建立的數(shù)據(jù)庫，確保使用這兩類數(shù)據(jù)庫的軟件能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步；最后，提供一個(gè)簡單數(shù)據(jù)表CRUD 圖形界面和一個(gè)簡單界面自動(dòng)生成模塊，以幫助用戶快速建立數(shù)據(jù)交互界面。

3 基于AM的解決方案

3.1 數(shù)據(jù)采集與校正改進(jìn)

AM 中只需利用可視化建模工具定義Schema（主要涉及Anchor、Attribute 和AnchorEntity 等）［24-25］和數(shù)據(jù)可視化操作模塊，便可提供基本的數(shù)據(jù)采集和校對工作。

以實(shí)體Actor 的姓名、性別和等級為例，從實(shí)現(xiàn)上只需要：①在AM 可視化建模工具中構(gòu)建元模型，導(dǎo)出XML 格式的Schema；②為界面設(shè)計(jì)好描述文件。完成上述操作后，只需要簡單幾行代碼，甚至可以利用腳本或直接作為一個(gè)程序讀取Schema 和描述文件，然后生成CRUD 界面，即可得到采集和校正工具。

以下基于JavaFX 小程序的主體代碼構(gòu)造AM 的數(shù)據(jù)倉庫，并顯示ActorEntity 的數(shù)據(jù)操作界面，代碼表示為：

除了界面生成上的優(yōu)點(diǎn)外，擴(kuò)展后的AM 數(shù)據(jù)庫能夠存儲時(shí)間之外的元信息，使得數(shù)據(jù)采集和校正更加全面。假設(shè)在需要采集的姓名屬性上添加填表人和審核人兩個(gè)元信息，那么在采集數(shù)據(jù)時(shí)，填表人可將自己的ID 或姓名填入，審核人也能在審核時(shí)填寫自己的ID 或姓名。這些信息（連同填表和審核時(shí)間）都將被存儲在數(shù)據(jù)庫中，以供后續(xù)使用。然而，這在ERM 設(shè)計(jì)中需要對原有數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，還要增加大量交互代碼等?？梢?，引入擴(kuò)展后的AM 數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅能簡化采集和校正工具的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)步驟，還能盡可能地保存原始信息，這樣既保證了底層數(shù)據(jù)的可信性，又簡化了上層應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

3.2 人員履歷管理改進(jìn)

以3 個(gè)典型的員工和部門信息為例說明如何利用AM獲得同事關(guān)系。假設(shè)公司有3 個(gè)部門Export（出口部，成立于1992-08-20）、Sales（銷售部，同樣成立于1992-08-20）、Personnel（人事部，成立于1993-09-19），其中Personnel 于1998-09-19 更名為Human Resources（人力資源部）。這些信息可以由表1 進(jìn)行記錄，其中加粗的時(shí)間列記錄了公司部門名稱的變更歷史。

Table 1 Sub table of department names表1 各部門名稱子表

公司中有3 位員工，分別為Zhang、Yang 和Liu，信息如表2 所示。然后是人員與單位的任職關(guān)系（實(shí)際使用時(shí)，人員是擔(dān)任部門的某個(gè)職務(wù)，這里作了簡化）。以Zhang 為例，其從1992 年開始在出口部工作，1996 年調(diào)到人事部，2002年調(diào)到銷售部；而Yang和Liu均于1997年分別入職出口部和人力資源部。具體信息如表3所示。

Table 2 Sub table of personnel names表2 人員姓名子表

Table 3 TIE sub table of employment relationship表3 人員任職關(guān)系TIE子表

上述信息如果在基于ERM 的人員信息管理系統(tǒng)中表述，則任職表會(huì)有如下記錄，具體如表4 所示。可以看出，Zhang 和Yang 都曾在出口部工作，但時(shí)間上不重疊，因此不是同事關(guān)系。Zhang 由于1998 年沒有進(jìn)行工作變動(dòng)，因此任職表中沒有在人力資源部的任職經(jīng)歷，不能得出他和Liu 曾是同事的事實(shí)（由于Zhang 已經(jīng)在2002 年離開人力資源部，因此他當(dāng)前已經(jīng)在銷售部，與Liu 不在同一部門）。出現(xiàn)這一問題的根源在于ERM 的數(shù)據(jù)表沒有記錄信息變化的所有事實(shí)，導(dǎo)致信息出現(xiàn)缺失，更不用考慮保存任職經(jīng)歷的證明信息（Tie子表中的record_no 元信息字段）。

Table 4 Personnel employment information under ERM-based information management system表4 基于ERM的信息管理系統(tǒng)中人員任職情況

在AM 數(shù)據(jù)庫子表中，要判斷同事關(guān)系則相對簡單、準(zhǔn)確。首先從Tie 子表（如表3 所示）中選出Zhang 的任職子表，如表5 所示；然后對所有其他Tie 子表中的記錄逐個(gè)判斷：若depart_identity 與PERSON_in_DEPART_of_ZHANG中某條記錄相同，且起始時(shí)間在該記錄的timeRange～end-Time 之間，則表明二人曾是同事。當(dāng)然，上面僅是判斷的邏輯過程，真實(shí)的實(shí)現(xiàn)可采用SQL 語句、ETL 工具或程序代碼完成，還可以指定Zhang 在某個(gè)時(shí)間段的工作同事，并說明如何查證這些同事關(guān)系的原始證明材料（利用Tie 子表中的record_no 字段數(shù)據(jù)）。有了這些歷史數(shù)據(jù)和元信息類數(shù)據(jù)，AM 數(shù)據(jù)庫能夠完整地記錄人員信息管理系統(tǒng)所需所有信息，從而支持外部工具或上層應(yīng)用按需提取和挖掘數(shù)據(jù)（一個(gè)典型的應(yīng)用可直觀地展示個(gè)人或機(jī)構(gòu)隨時(shí)間推移而產(chǎn)生的各種變動(dòng)，如個(gè)人職務(wù)變化、同事關(guān)系轉(zhuǎn)換等），這正是AM 對ERM 的核心改進(jìn)之一，即數(shù)據(jù)在時(shí)間維度上的全面性和可回溯性。

Table 5 Sub table record of Zhang's employment表5 Zhang的任職子表記錄

3.3 多子系統(tǒng)單點(diǎn)登錄改進(jìn)

單點(diǎn)登錄即用戶在人員信息管理系統(tǒng)中登錄后，打開辦公系統(tǒng)時(shí)就無需再次登錄。為此需要引入新的單點(diǎn)登錄服務(wù)器，核心在于同步不同子系統(tǒng)中的用戶信息，尤其是當(dāng)各類信息管理子系統(tǒng)不斷集成到整個(gè)系統(tǒng)中時(shí)，單點(diǎn)登錄系統(tǒng)也需要?jiǎng)討B(tài)演進(jìn)。在AM 數(shù)據(jù)庫中，只需要利用ERM 兼容與同步接口即可實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)單點(diǎn)登錄，具體操作為：①單點(diǎn)登錄服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)，通過PortSync 獲取所有系統(tǒng)中有效的用戶，存放到SSOEntity 這個(gè)ERM Anchor Entity中；②運(yùn)行時(shí)，一旦用戶登入某個(gè)系統(tǒng)便立即在SSOEntity中記錄其登錄狀態(tài)。同時(shí)，PortIn 和PortOut 持續(xù)確保各個(gè)系統(tǒng)中用戶信息的一致性。

以下簡單示例如何利用PortSync 從人員信息管理系統(tǒng)（Gbzhmis）、實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)RTC（Openfire）中獲取初始用戶數(shù)據(jù)，從而構(gòu)造一個(gè)簡單的單點(diǎn)登錄服務(wù)，代碼表示為：

以上AMIdentityService 可以作為WebService 發(fā)布，供各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行訪問。忽略其中單點(diǎn)登錄的邏輯實(shí)現(xiàn)部分，這里主要關(guān)注數(shù)據(jù)持久部分，即main 方法中創(chuàng)建的Schema。該Schema 由以下代碼直接生成，也可以保存為XML文本，以便后續(xù)讀取和擴(kuò)展，代碼表示為：

以上是一個(gè)比較簡單的Schema 定義，創(chuàng)建了Anchor、Attribute 和AnchorENtity、PortSync 等對象，用于從ERM 表中抽取數(shù)據(jù)，組成新的AM 對象，從而為上層提供數(shù)據(jù)訪問功能。當(dāng)需要加入Wiki系統(tǒng)到單點(diǎn)登錄系統(tǒng)時(shí)，僅需要在導(dǎo)出為XML 格式的Schema 中添加相應(yīng)的配置信息即可。這種增量式的演化方式大大簡化了軟件的開發(fā)和集成工作。

以下采用main 函數(shù)對單點(diǎn)登錄功能進(jìn)行測試，代碼表示為：

采用main 方法模擬人員信息管理系統(tǒng)的登入、登出和實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)的登錄情況，輸出結(jié)果為：

gbzhmis client get ticket（null）：null

openfire client get ticket（！null）：Zhang@openfire

openfire server check ticket，result is（online）Zhang

gbzhmis client get ticket（！null）：Zhang@gbzhmis

gbzhmis client get ticket（null）：null

可以看出，與ERM 相比，AM 提供了更為簡單和靈活的實(shí)現(xiàn)方式，使得用戶僅需通過配置文件即可加入新的系統(tǒng)，不需要修改已有系統(tǒng)的代碼和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

本文介紹了如何將AM 應(yīng)用到一個(gè)典型的人力資源信息管理系統(tǒng)升級改進(jìn)中，以幾個(gè)具有代表性的場景展現(xiàn)了AM 的優(yōu)勢，包括增強(qiáng)底層數(shù)據(jù)可信性、支持?jǐn)?shù)據(jù)在時(shí)間維度上的全面性和可回溯性、支持上層應(yīng)用的增量式開發(fā)等，擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)了AM 及其必需的工具和支持，為人力資源信息管理系統(tǒng)的改造升級提供了有益參考。然而，在AM 參與實(shí)現(xiàn)的訪問接口方面，本文僅提供了初步的4 類接口實(shí)現(xiàn)方案，其完備性和可靠性仍有待提升，尤其是同步接口尚需針對不同數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的觸發(fā)監(jiān)聽功能。