0 引言
為了適應現(xiàn)代造船生產(chǎn)管理模式以及殼、舾、涂一體化區(qū)域造船法，各船廠必須以中間產(chǎn)品為導向，按區(qū)域組織生產(chǎn)，建立以降低成本、縮短建造周期為目標，以科學控制速度為手段的項目管理信息系統(tǒng)。而船廠現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)存在封閉性和專用性的特點，因而船廠急需開發(fā)建設高度柔性、有效集成的高效新型信息系統(tǒng)。船舶生產(chǎn)設計PDM是各船廠近年的熱門話題，但它結構龐大，模塊眾多，因而需要開發(fā)人員從一開始就能從整體上把握整個系統(tǒng)的結構框架與工作流程�；谏鲜鲈颉榱耸归_發(fā)人員在合理的時間內(nèi)開發(fā)高質量的船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)，本文用UML和Rational Rose進行建模分析，從而保證系統(tǒng)結構合理，降低項目開發(fā)風險，以期該方法能起到設計‘藍圖”的作用。
1 C/S模式船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)的構建
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(Product Data Management)是一種在數(shù)據(jù)庫基礎上發(fā)展起來的新型管理企業(yè)信息的工具，也是企業(yè)實現(xiàn)信息化的重要組成部分。船舶生產(chǎn)設計PDM是船舶產(chǎn)品詳細設計從開始到結束整個周期中，對相關數(shù)數(shù)據(jù)和相關過程進行查詢、計劃、管理和控制的管理系統(tǒng)。考慮到造船企業(yè)都有局域網(wǎng)環(huán)境，故本船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)基于Client/Server（客戶器/服務器）模式構建，其層次結構如圖1所示，其中的關系型數(shù)據(jù)庫是PDM系統(tǒng)的支持平臺，數(shù)據(jù)管理的存取、刪改、查詢、瀏覽等操作最后都通過關系型數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。本文采用的關系型數(shù)據(jù)庫是ORACLE8.1.7.0.0版本。整個PDM系統(tǒng)及相應的關系型數(shù)據(jù)庫都建立在上述網(wǎng)絡平臺上。服務器端安裝Windows 2000 Sever操作系統(tǒng)，客戶端安裝Windows 2000操作系統(tǒng)。
圖1 C/S模式PDM系統(tǒng)層次結構
對于某船廠生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)的開發(fā)，首先要建立相應框圖，通過驅動CAD系統(tǒng)對整船進行模塊劃分，從而實現(xiàn)產(chǎn)品模塊化樹定義，具體每個分段按照專業(yè)添加枝節(jié)點，然后按照PDM圖文檔表檔等進行各種操作的具體要求添加葉節(jié)點，使系統(tǒng)在對圖、文、表檔的管理上形成父、子、孫式的隸屬關系，如圖2所示。
圖2 模塊圖
2 UML和統(tǒng)一建模方法
2.1 UML與Rational Rose
統(tǒng)一建模語言UML(Unified Modeling Language)是在3種著名的面向對象建模方法-Booch方法、OMT方法和OOSE方法的基礎上。吸取了面向對象技術領域中其它流派的優(yōu)點而推出的一種用于建模和開發(fā)軟件系統(tǒng)的圖形化語言。它提供了軟件開發(fā)各個階段的可視化建模支持。包括從需求分析到規(guī)格書寫，以及系統(tǒng)開發(fā)和建立等。它不僅可表達各基本功能塊的概念，也提供了若干方式來表示各基本功能塊之間復雜的關系，其目標是以對象圖的方式來描述任何類型的系統(tǒng)。
Rational Rose是UML進行系統(tǒng)建模的輔助工具，是一種分析和設計面向對象軟件系統(tǒng)的強大可視工具，在目前面向對象分析、建模、設計與工具市場上起著主導作用。它提供了一套滿足Client/Server、企業(yè)分布和實時系統(tǒng)環(huán)境需求的解決方案。它充分支持UML，用一系列靜態(tài)或動態(tài)的視圖和模型對軟件設計的各個過程進行描述，提供從模型到軟件及從軟件到模型的產(chǎn)生和析取的雙向過程。從一開始就保證系統(tǒng)結構合理。在細化階段，可以細化每個使用案例并生成活動框圖，完成概念驗證；在構造階段創(chuàng)建組件，理清組件的相關性，然后可以開始設計程序代碼。利用Rational Rose模型可以更方便地捕獲設計缺陷，從而降低項目開發(fā)風險。Rational Rose有4個視圖，即Use case視圖、Logical視圖、Component視圖和Deployment視圖：①Use case視圖包括系統(tǒng)中的角色和使用案例。其關注系統(tǒng)功能的高層形狀，不關注具體實現(xiàn)方法。②Logical視圖關注如何實現(xiàn)使用案例中提出的功能，提供系統(tǒng)的詳細圖形。其焦點在于系統(tǒng)的邏輯結構。③Component視圖主要描述系統(tǒng)在運行環(huán)境中的組織形式。④Deployment視圖描述系統(tǒng)硬件的部署，反映了在分布處理方面的特性。
2.2 統(tǒng)一建模方法的實施
統(tǒng)一建模方法由用例(Use case)驅動整個開發(fā)過程，其實施分為捕獲需求、分析、設計、實現(xiàn)和測試等階段。每個階段都是在前一階段的基礎上的進一步細化，呈增量迭代式發(fā)展。分析設計成果通過建模工具的一系列視圖表示。包括用例圖、活動圖、順序圖、類圖等，易于開發(fā)人員與用戶交流和開發(fā)人員之間的交流、改進。
統(tǒng)一建模方法的實施步驟如下：
1)捕獲需求階段。先由用戶、分析人員和開發(fā)者積極交流。分析、提煉用戶對系統(tǒng)的需求，并描述出來，然后在此基礎上建立業(yè)務用例模型、業(yè)務對象模型，用模型完整地表達用戶需求。
2)分析階段。在前一階段基礎上進行功能抽象和數(shù)據(jù)抽象，功能抽象得到系統(tǒng)分析包，數(shù)據(jù)抽象得到分析類及其相互之間的關系。
3)設計階段。對分析階段的成果進一步細化，細化分析類的方法和相互間關系，細化各個子系統(tǒng)的接口和相互間交互，得到實現(xiàn)時可以使用的設計模型。
3 造船生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)的建模分析
3.1 建立業(yè)務用例圖
要建立船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)模型。首先應由開發(fā)人員根據(jù)船廠實際情況，建立業(yè)務模型，分析提煉用戶對系統(tǒng)的要求，通過框圖表達用戶在一定權限下的功能，形成業(yè)務用例圖。本系統(tǒng)的業(yè)務用例經(jīng)過抽象概括為圖文檔管理、編碼管理、人員管理、權限管理及進度管理，這個階段最主要的是分析提取用例，并且對用例做進一步的抽象。在圖3所示的用例圖中，人狀的圖形代表執(zhí)行者，橢圓代表用例，即系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，箭頭把執(zhí)行者和用例連接起來。用例的實現(xiàn)反映在后面設計的類的方法中。
圖3 PDM系統(tǒng)Use case圖
3.2 由用例圖建立類框圖
PDM系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫技術進行開發(fā)的，在數(shù)據(jù)庫平臺中存放著眾多二維數(shù)據(jù)表格。這些表格在建模階段就和類相關聯(lián)。類框圖是項目的良好設計工具。有助于開發(fā)人員在編碼之前顯示和計劃系統(tǒng)的結構，保證系統(tǒng)一開始就設計合理。尋找類。要從用例圖開始。在用例事件發(fā)生過程中出現(xiàn)的名詞就是類，如圖檔管理中的圖檔、用戶等。類通過Class視圖來開發(fā)，它定義對象持有的屬性和行為，作為對象的藍圖，類的屬性代表了同一類對象的共性。各個類之間的關系則說明了數(shù)據(jù)庫表之間的關系：如果兩個類相關聯(lián)。則對應兩個表就有主鍵和外鍵的關聯(lián)關系；如果兩個類之間是繼承關系。則對應轉化為表時。父類不轉化為表，子類繼承父類的屬性并轉化為表。從而導出關系數(shù)據(jù)庫的設計。設計數(shù)據(jù)庫表時。類的一個屬性對應于數(shù)據(jù)庫表的一個字段。本PDM系統(tǒng)的人員類和圖檔類如圖4所示，其中船體科人員類由人員類繼承而來，船體人員類與圖檔類之間是關聯(lián)關系。圖5是在ORA CLE表空間下的人員表，其字段就是參照建模時的用戶類而定義的。類的行為是該類對象具有的功能實現(xiàn)。其具體實現(xiàn)就要通過編寫程序代碼完成。
圖4 類圖
圖5 人員表
3.3 建立各個用例的活動圖
業(yè)務的活動框圖用圖形方式來顯示業(yè)務用例的工作流。圖6是圖檔管理的活動框圖，其中倒角矩形是活動，即工作流中的步驟，是業(yè)務角色要完成的任務，如果涉及到不同的角色。要用泳道分開。這種方法很直觀，把活動的先后順序表達地清清楚楚。這個活動圖的含義如下：用戶進入系統(tǒng)，進行身份驗證，如果通過，并且有對應權限，則可以打開相應專業(yè)的圖檔，然后編輯修改及存盤，如果身份驗證不通過，則重新進行身份驗證。
圖6 圖檔管理活動圖
3.4 組件視圖和部署視圖
組件視圖通過組件圖(Component Diagram)和代碼生成機制生成程序框架。來表示上面各視圖之間的物理關系，從而為后面編程、測試系統(tǒng)做準備。組件簡單的說就是代碼的物理模塊。各個組件之間的關系圖就是組件視圖。顯示各個模塊及其相互依賴性。部署視圖則表示系統(tǒng)的軟件和硬件之間的物理關系。圖7是系統(tǒng)的一個組件圖，表達軟件系統(tǒng)的幾個模塊，每個模塊都可以通過代碼生成機制生成程序代碼框架，為軟件開發(fā)人員編寫程序做準備。
圖7 系統(tǒng)組件圖
4 結束語
在船廠現(xiàn)有的TRIB ON軟件系統(tǒng)平臺上，通過開發(fā)PDM系統(tǒng)建立產(chǎn)品信息管理系統(tǒng)可以有效地提高產(chǎn)品技術管理水平，縮短產(chǎn)品設計和建造周期。船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)的開發(fā)，耗時很長。需要眾多專業(yè)人員組成團隊一起進行。通過面向對象的Rational Rose分析軟件為PDM管理系統(tǒng)建模，從而一開始就保證系統(tǒng)結構的合理，并且可以方便地獲得設計缺陷，從而降低項目開發(fā)風險。實踐表明。運用UML和Rational Rose進行系統(tǒng)建模分析對于船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)的開發(fā)無疑能起到”藍圖”的作用，同時也為該系統(tǒng)的開發(fā)奠定了良好的基礎。
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本文標題：基于Rational Rose的船舶生產(chǎn)設計PDM系統(tǒng)建模分析
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