Java 项目实战：基于 Spring Boot 与 Vue.js 技术构建护士排班管理系统的架构设计方案

一、引言

1.1 项目背景

随着医疗行业的不断发展，医院护士排班管理的复杂性日益增加。传统的手工排班方式难以满足高效、公平、合理的需求，容易出现人力分配不均、员工满意度低等问题。为了提高护士排班的科学性和管理效率，特开发此护士排班管理系统。

1.2 项目目标

本系统旨在实现医院护士排班的自动化、智能化管理，提高排班效率，优化人力资源配置，同时为医护人员提供便捷的信息查询和交互平台，提升医院整体管理水平。

1.3 系统架构概述

系统采用分层架构设计，包括表现层、业务逻辑层、数据访问层和数据存储层。表现层负责与用户交互，展示数据和接收用户操作；业务逻辑层处理系统的核心业务逻辑，如排班算法、数据验证等；数据访问层负责与数据库进行交互，执行数据的增删改查操作；数据存储层则存储系统的各类数据。

1.4 技术选型

• 后端框架：Spring Boot，提供快速开发和便捷的配置管理。
• 数据库：MySQL，用于存储系统的各类数据。
• 数据访问层框架：MyBatis Plus，简化数据库操作。
• 前端框架：Vue.js，构建用户界面。
• 缓存技术：Redis，用于缓存频繁访问的数据，提高系统性能。

二、功能需求

2.1 排班管理

• 自动排班：根据科室、班次、人员等信息，按照预设规则自动生成排班计划，确保人员合理分配，满足科室工作需求。
• 手动调整排班：支持管理员对自动生成的排班计划进行手动调整，以应对特殊情况或临时需求。
• 排班查询：医护人员可查询自己的排班信息，科室负责人和管理员可查询整个科室或医院的排班情况。
• 排班历史记录查询：能够查看以往的排班记录，便于统计和分析。

2.2 人员管理

• 员工信息管理：包括员工基本信息（姓名、性别、年龄、联系方式等）、岗位信息（护士、护士长、助手等）、所属科室等的录入、修改和查询。
• 权限管理：为不同角色（管理员、科室负责人、普通医护人员等）分配相应的操作权限，确保系统安全和数据保密性。
• 人员考勤管理：记录员工的出勤情况，如请假、加班等，与排班信息关联，便于统计和管理。

2.3 班次管理

• 班次设置：定义不同班次（白班、小夜班、大夜班等）的工作时间、休息时间、班次标识等信息。
• 班次查询与统计：查询班次信息，统计各班次的人员数量、工作时长等数据，为排班提供参考。

2.4 科室管理

• 科室信息维护：添加、修改、删除科室信息，包括科室名称、科室负责人、科室电话等。
• 科室人员管理：管理科室所属员工，方便排班时根据科室需求进行人员调配。

2.5 期望管理

• 期望提交：医护人员可提交自己的排班期望，如希望的班次、休息时间等。
• 期望处理：管理员或科室负责人对医护人员的期望进行审批和处理，尽量满足合理期望。

2.6 换班管理

• 换班申请：医护人员因特殊情况需要换班时，可提交换班申请，说明换班原因、原班次和期望班次等信息。
• 换班审批：上级领导对换班申请进行审批，审批通过后更新排班信息。

2.7 请假管理

• 请假申请：员工在线提交请假申请，注明请假类型（病假、事假等）、请假时间等。
• 请假审批：按照请假流程，由相应领导进行审批，审批结果及时反馈给员工，并更新排班和考勤信息。

2.8 报表统计

• 排班报表：生成排班报表，展示排班计划、人员分布、班次安排等信息，便于医院管理层进行决策和资源调配。
• 工作量统计报表：统计医护人员的工作量，如工作时长、加班时长、请假天数等，为绩效评估提供数据支持。

2.9 系统管理

• 用户管理：对系统用户进行管理，包括添加、删除、修改用户信息，重置密码等操作。
• 数据备份与恢复：定期对系统数据进行备份，确保数据安全，在需要时可进行数据恢复操作。
• 系统日志管理：记录系统操作日志，便于系统维护和问题排查。

2.10 文件管理

• 文件上传：支持用户上传与排班管理相关的文件，如排班规则文档、员工培训资料等。
• 文件下载：用户可下载系统中存储的文件，方便查看和使用。
• 文件存储与管理：对上传的文件进行分类存储，保证文件的完整性和可访问性。

三、数据库设计

3.1 数据库表设计

• 用户表（User）：存储用户基本信息，如用户名、密码、姓名、性别、年龄、联系方式、角色ID、科室ID等。
• 角色表（Role）：记录角色信息，包括角色名称、权限等级等。
• 菜单表（Menu）：保存系统菜单信息，如菜单名称、父菜单ID等。
• 角色菜单关联表（RoleMenu）：关联角色和菜单，确定每个角色拥有的菜单权限。
• 科室表（Department）：存储科室信息，如科室名称、所属医院ID等。
• 班次表（Shift）：定义班次相关信息，如班次名称、班次标识、所需护士数量、所需助手数量、所属科室ID等。
• 排班表（Schedule）：记录排班信息，包括员工ID、班次ID、排班日期、角色ID等。
• 工作量表（Workload）：统计员工工作量，如工作天数、周工作天数、大夜班天数、白班天数、小夜班天数、实际工作天数等。
• 请假表（Leave）：存储员工请假信息，如请假开始日期、结束日期、请假天数、请假状态等。
• 期望表（Expectation）：记录员工排班期望，包括期望开始日期、结束日期、期望班次标识、期望状态、是否完成等。
• 文件表（Files）：用于存储上传的文件信息，如文件名、文件类型、文件大小、文件URL、文件MD5值等。

3.2 数据库索引设计

• 在经常用于查询条件的字段上建立索引，如用户表的用户名、角色ID、科室ID字段，排班表的员工ID、排班日期字段等，以提高查询效率。
• 对于外键字段，建立索引以优化关联查询性能。

3.3 数据库事务处理

在涉及多个数据表操作的业务场景中，如排班生成、请假审批等，使用数据库事务确保数据的一致性和完整性。事务处理包括以下步骤：

1. 开启事务。
2. 执行一系列相关的数据操作，如更新排班表、工作量表，插入请假记录等。
3. 若所有操作成功，则提交事务；若出现错误，则回滚事务，保证数据恢复到操作前的状态。

四、业务逻辑层设计

4.1 排班业务逻辑

• 自动排班算法：根据科室班次需求、人员数量、员工工作量、请假信息、期望信息等因素，按照一定规则进行排班。例如，先满足期望排班，再根据人员工作量均衡分配班次，确保员工合理休息，同时满足科室工作需要。
• 排班冲突检测与处理：在排班过程中，检测并处理可能出现的冲突，如员工在同一时间被安排多个班次、班次人员数量超出或不足等问题。
• 排班调整与优化：提供手动调整排班的功能，同时在调整后重新进行冲突检测和优化，确保排班计划的合理性。

4.2 人员管理业务逻辑

• 用户认证与授权：验证用户登录信息，根据用户角色分配相应权限，确保系统安全访问。
• 员工信息维护：对员工基本信息、岗位信息、所属科室等进行增删改查操作，保证员工信息的准确性和完整性。
• 人员调动处理：当员工发生科室调动或岗位变动时，更新相关信息，并调整排班计划和工作量统计。

4.3 班次管理业务逻辑

• 班次信息管理：实现班次的添加、修改、删除操作，同时更新与班次相关的排班计划和工作量统计。
• 班次使用情况统计：统计各班次的使用频率、人员分布等信息，为班次设置和调整提供依据。

4.4 科室管理业务逻辑

• 科室信息维护：对科室信息进行管理，包括科室的创建、编辑、删除等操作，同时关联科室下的员工和排班信息。
• 科室资源分配与管理：根据科室需求分配人员、设备等资源，优化科室排班和工作安排。

4.5 期望管理业务逻辑

• 期望提交与审核：员工提交期望后，由上级领导进行审核，根据科室实际情况决定是否批准。
• 期望与排班关联处理：在排班过程中，考虑已批准的期望信息，尽量满足员工的排班需求。

4.6 换班管理业务逻辑

• 换班申请处理：员工提交换班申请后，按照预设流程进行审批，审批通过后更新排班信息。
• 换班冲突检测：在处理换班申请时，检测换班是否会导致新的排班冲突，如人员不足、班次不合理等情况。

4.7 请假管理业务逻辑

• 请假流程管理：员工请假申请提交后，根据请假类型和时长，按照相应审批流程进行审批，审批结果及时反馈给员工。
• 请假与排班关联更新：请假申请批准后，更新排班信息和工作量统计，确保数据的准确性。

4.8 报表统计业务逻辑

• 数据采集与计算：从数据库中获取排班、工作量、人员等相关数据，进行统计计算，生成报表所需的数据。
• 报表生成与展示：根据用户需求生成排班报表、工作量统计报表等，以直观的方式展示数据，支持导出为常见格式（如Excel）。

4.9 系统管理业务逻辑

• 用户管理操作：对系统用户进行管理，包括用户注册、信息修改、密码重置、权限分配等操作。
• 数据备份与恢复逻辑：定期执行数据备份任务，将数据库数据备份到指定位置；在需要时，按照备份策略进行数据恢复操作。
• 系统日志记录与查询：记录系统操作日志，包括用户登录、数据操作、系统异常等信息，方便管理员进行查询和分析。

4.10 文件管理业务逻辑

• 文件上传处理：接收用户上传的文件，进行文件类型检查、大小限制等处理，将文件存储到指定位置，并记录文件相关信息到数据库。
• 文件下载服务：根据用户请求，从文件存储位置读取文件，通过响应输出流将文件下载到用户设备。
• 文件管理与维护：对上传的文件进行分类管理、定期清理过期文件等操作，保证文件系统的正常运行。

五、接口设计

5.1 外部接口

• 用户接口：提供用户登录、注册、信息修改、密码重置等功能接口，接收用户操作请求，返回相应结果。
• 数据导入/导出接口：支持排班数据、报表数据等的导入和导出，方便与其他系统进行数据交互。
• 第三方系统接口（如有）：若与医院其他信息系统（如HIS系统）进行集成，提供相应接口实现数据共享和交互。

5.2 内部接口

• 业务逻辑层与数据访问层接口：业务逻辑层通过接口调用数据访问层的方法，实现对数据库的操作，如查询、插入、更新、删除等。
• 模块间接口：不同业务模块之间通过接口进行数据传递和交互，例如排班模块与人员管理模块之间通过接口获取人员信息，与工作量统计模块之间通过接口更新工作量数据等。

5.3 接口安全设计

• 身份验证与授权：对所有接口请求进行身份验证，确保用户合法身份。根据用户角色分配相应接口权限，防止非法访问和越权操作。
• 数据加密传输：在接口数据传输过程中，采用加密算法对敏感数据进行加密，保证数据安全。
• 接口访问频率限制：对部分接口设置访问频率限制，防止恶意攻击导致系统性能下降或数据泄露。

5.4 接口文档

提供详细的接口文档，包括接口名称、功能描述、请求方法、请求参数、响应参数、示例代码等信息，方便前端开发人员和其他系统对接人员进行接口调用。

六、部分页面展示