0 引言

    為了適應(yīng)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(chǎng)必須以中間產(chǎn)品為導(dǎo)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(biāo)，以科學(xué)控制速度為手段的項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)。而船廠(chǎng)現(xiàn)有的信息管理系統(tǒng)存在封閉性和專(zhuān)用性的特點(diǎn)，因而船廠(chǎng)急需開(kāi)發(fā)建設(shè)高度柔性、有效集成的高效新型信息系統(tǒng)。船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM是各船廠(chǎng)近年的熱門(mén)話(huà)題，但它結(jié)構(gòu)龐大，模塊眾多，因而需要開(kāi)發(fā)人員從一開(kāi)始就能從整體上把握整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架與工作流程。基于上述原因。為了使開(kāi)發(fā)人員在合理的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)，本文用UML和Rational Rose進(jìn)行建模分析，從而保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，降低項(xiàng)目開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，以期該方法能起到設(shè)計(jì)‘藍(lán)圖”的作用。

1 C/S模式船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)的構(gòu)建

    產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM(Product Data Management)是一種在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型管理企業(yè)信息的工具，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的重要組成部分。船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM是船舶產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)從開(kāi)始到結(jié)束整個(gè)周期中，對(duì)相關(guān)數(shù)數(shù)據(jù)和相關(guān)過(guò)程進(jìn)行查詢(xún)、計(jì)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(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)基于Client/Server（客戶(hù)器/服務(wù)器）模式構(gòu)建，其層次結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是PDM系統(tǒng)的支持平臺(tái)，數(shù)據(jù)管理的存取、刪改、查詢(xún)、瀏覽等操作最后都通過(guò)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文采用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是ORACLE8.1.7.0.0版本。整個(gè)PDM系統(tǒng)及相應(yīng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都建立在上述網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。服務(wù)器端安裝Windows 2000 Sever操作系統(tǒng)，客戶(hù)端安裝Windows 2000操作系統(tǒng)。

圖1 C/S模式PDM系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

    對(duì)于某船廠(chǎng)生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，首先要建立相應(yīng)框圖，通過(guò)驅(qū)動(dòng)CAD系統(tǒng)對(duì)整船進(jìn)行模塊劃分，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化樹(shù)定義，具體每個(gè)分段按照專(zhuān)業(yè)添加枝節(jié)點(diǎn)，然后按照PDM圖文檔表檔等進(jìn)行各種操作的具體要求添加葉節(jié)點(diǎn)，使系統(tǒng)在對(duì)圖、文、表檔的管理上形成父、子、孫式的隸屬關(guān)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(yǔ)言UML(Unified Modeling Language)是在3種著名的面向?qū)ο蠼�模方�?Booch方法、OMT方法和OOSE方法的基礎(chǔ)上。吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其它流派的優(yōu)點(diǎn)而推出的一種用于建模和開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)的圖形化語(yǔ)言。它提供了軟件開(kāi)發(fā)各個(gè)階段的可視化建模支持。包括從需求分析到規(guī)格書(shū)寫(xiě)，以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和建立等。它不僅可表達(dá)各基本功能塊的概念，也提供了若干方式來(lái)表示各基本功能塊之間復(fù)雜的關(guān)系，其目標(biāo)是以對(duì)象圖的方式來(lái)描述任何類(lèi)型的系統(tǒng)。

    Rational Rose是UML進(jìn)行系統(tǒng)建模的輔助工具，是一種分析和設(shè)計(jì)面向?qū)ο筌浖�系統(tǒng)的強(qiáng)大可視工具，在目前面向?qū)ο蠓治觥⒔�模、設(shè)計(jì)與工具市場(chǎng)上起著主導(dǎo)作用。它提供了一套滿(mǎn)足Client/Server、企業(yè)分布和實(shí)時(shí)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(dòng)態(tài)的視圖和模型對(duì)軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)過(guò)程進(jìn)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(guò)程。從一開(kāi)始就保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理。在細(xì)化階段，可以細(xì)化每個(gè)使用案例并生成活動(dòng)框圖，完成概念驗(yàn)證；在構(gòu)造階段創(chuàng)建組件，理清組件的相關(guān)性，然后可以開(kāi)始設(shè)計(jì)程序代碼。利用Rational Rose模型可以更方便地捕獲設(shè)計(jì)缺陷，從而降低項(xiàng)目開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。Rational Rose有4個(gè)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(guān)注系統(tǒng)功能的高層形狀，不關(guān)注具體實(shí)現(xiàn)方法。②Logical視圖關(guān)注如何實(shí)現(xiàn)使用案例中提出的功能，提供系統(tǒng)的詳細(xì)圖形。其焦點(diǎn)在于系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。③Component視圖主要描述系統(tǒng)在運(yùn)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(shí)施

    統(tǒng)一建模方法由用例(Use case)驅(qū)動(dòng)整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，其實(shí)施分為捕獲需求、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試等階段。每個(gè)階段都是在前一階段的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步細(xì)化，呈增量迭代式發(fā)展。分析設(shè)計(jì)成果通過(guò)建模工具的一系列視圖表示。包括用例圖、活動(dòng)圖、順序圖、類(lèi)圖等，易于開(kāi)發(fā)人員與用戶(hù)交流和開(kāi)發(fā)人員之間的交流、改進(jìn)。

    統(tǒng)一建模方法的實(shí)施步驟如下：

    1)捕獲需求階段。先由用戶(hù)、分析人員和開(kāi)發(fā)者積極交流。分析、提煉用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的需求，并描述出來(lái)，然后在此基礎(chǔ)上建立業(yè)務(wù)用例模型、業(yè)務(wù)對(duì)象模型，用模型完整地表達(dá)用戶(hù)需求。

    2)分析階段。在前一階段基礎(chǔ)上進(jìn)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(lèi)及其相互之間的關(guān)系。

    3)設(shè)計(jì)階段。對(duì)分析階段的成果進(jìn)一步細(xì)化，細(xì)化分析類(lèi)的方法和相互間關(guān)系，細(xì)化各個(gè)子系統(tǒng)的接口和相互間交互，得到實(shí)現(xiàn)時(shí)可以使用的設(shè)計(jì)模型。

3 造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)的建模分析

    3.1 建立業(yè)務(wù)用例圖

    要建立船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)模型。首先應(yīng)由開(kāi)發(fā)人員根據(jù)船廠(chǎng)實(shí)際情況，建立業(yè)務(wù)模型，分析提煉用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的要求，通過(guò)框圖表達(dá)用戶(hù)在一定權(quán)限下的功能，形成業(yè)務(wù)用例圖。本系統(tǒng)的業(yè)務(wù)用例經(jīng)過(guò)抽象概括為圖文檔管理、編碼管理、人員管理、權(quán)限管理及進(jìn)度管理，這個(gè)階段最主要的是分析提取用例，并且對(duì)用例做進(jìn)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(shí)現(xiàn)的功能，箭頭把執(zhí)行者和用例連接起來(lái)。用例的實(shí)現(xiàn)反映在后面設(shè)計(jì)的類(lèi)的方法中。

圖3 PDM系統(tǒng)Use case圖

    3.2 由用例圖建立類(lèi)框圖

    PDM系統(tǒng)是基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，在數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)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(lèi)相關(guān)聯(lián)。類(lèi)框圖是項(xiàng)目的良好設(shè)計(jì)工具。有助于開(kāi)發(fā)人員在編碼之前顯示和計(jì)劃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)一開(kāi)始就設(shè)計(jì)合理。尋找類(lèi)。要從用例圖開(kāi)始。在用例事件發(fā)生過(guò)程中出現(xiàn)的名詞就是類(lèi)，如圖檔管理中的圖檔、用戶(hù)等。類(lèi)通過(guò)Class視圖來(lái)開(kāi)發(fā)，它定義對(duì)象持有的屬性和行為，作為對(duì)象的藍(lán)圖，類(lèi)的屬性代表了同一類(lèi)對(duì)象的共性。各個(gè)類(lèi)之間的關(guān)系則說(shuō)明了數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的關(guān)系：如果兩個(gè)類(lèi)相關(guān)聯(lián)。則對(duì)應(yīng)兩個(gè)表就有主鍵和外鍵的關(guān)聯(lián)關(guān)系；如果兩個(gè)類(lèi)之間是繼承關(guān)系。則對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化為表時(shí)。父類(lèi)不轉(zhuǎn)化為表，子類(lèi)繼承父類(lèi)的屬性并轉(zhuǎn)化為表。從而導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)表時(shí)。類(lèi)的一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)表的一個(gè)字段。本PDM系統(tǒng)的人員類(lèi)和圖檔類(lèi)如圖4所示，其中船體科人員類(lèi)由人員類(lèi)繼承而來(lái)，船體人員類(lèi)與圖檔類(lèi)之間是關(guān)聯(lián)關(guān)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(shí)的用戶(hù)類(lèi)而定義的。類(lèi)的行為是該類(lèi)對(duì)象具有的功能實(shí)現(xiàn)。其具體實(shí)現(xiàn)就要通過(guò)編寫(xiě)程序代碼完成。

圖4 類(lèi)圖

圖5 人員表

    3.3 建立各個(gè)用例的活動(dòng)圖

    業(yè)務(wù)的活動(dòng)框圖用圖形方式來(lái)顯示業(yè)務(wù)用例的工作流。圖6是圖檔管理的活動(dòng)框圖，其中倒角矩形是活動(dòng)，即工作流中的步驟，是業(yè)務(wù)角色要完成的任務(wù)，如果涉及到不同的角色。要用泳道分開(kāi)。這種方法很直觀(guān)，把活動(dòng)的先后順序表達(dá)地清清楚楚。這個(gè)活動(dòng)圖的含義如下：用戶(hù)進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行身份驗(yàn)證，如果通過(guò)，并且有對(duì)應(yīng)權(quán)限，則可以打開(kāi)相應(yīng)專(zhuān)業(yè)的圖檔，然后編輯修改及存盤(pán)，如果身份驗(yàn)證不通過(guò)，則重新進(jìn)行身份驗(yàn)證。

圖6 圖檔管理活動(dòng)圖

    3.4 組件視圖和部署視圖

    組件視圖通過(guò)組件圖(Component Diagram)和代碼生成機(jī)制生成程序框架。來(lái)表示上面各視圖之間的物理關(guān)系，從而為后面編程、測(cè)試系統(tǒng)做準(zhǔn)備。組件簡(jiǎn)單的說(shuō)就是代碼的物理模塊。各個(gè)組件之間的關(guān)系圖就是組件視圖。顯示各個(gè)模塊及其相互依賴(lài)性。部署視圖則表示系統(tǒng)的軟件和硬件之間的物理關(guān)系。圖7是系統(tǒng)的一個(gè)組件圖，表達(dá)軟件系統(tǒng)的幾個(gè)模塊，每個(gè)模塊都可以通過(guò)代碼生成機(jī)制生成程序代碼框架，為軟件開(kāi)發(fā)人員編寫(xiě)程序做準(zhǔn)備。

圖7 系統(tǒng)組件圖

4 結(jié)束語(yǔ)

    在船廠(chǎng)現(xiàn)有的TRIB ON軟件系統(tǒng)平臺(tái)上，通過(guò)開(kāi)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(shù)管理水平，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和建造周期。船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，耗時(shí)很長(zhǎng)。需要眾多專(zhuān)業(yè)人員組成團(tuán)隊(duì)一起進(jìn)行。通過(guò)面向?qū)ο蟮腞ational Rose分析軟件為PDM管理系統(tǒng)建模，從而一開(kāi)始就保證系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理，并且可以方便地獲得設(shè)計(jì)缺陷，從而降低項(xiàng)目開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)踐表明。運(yùn)用UML和Rational Rose進(jìn)行系統(tǒng)建模分析對(duì)于船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)無(wú)疑能起到”藍(lán)圖”的作用，同時(shí)也為該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。

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本文標(biāo)題：基于Rational Rose的船舶生產(chǎn)設(shè)計(jì)PDM系統(tǒng)建模分析

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