0 引言
为了适应现代造船生产管理模式以及壳、舾、涂一体化区域造船法，各船厂必须以中间产品为导向，按区域组织生产，建立以降低成本、缩短建造周期为目标，以科学控制速度为手段的项目管理信息系统。而船厂现有的信息管理系统存在封闭性和专用性的特点，因而船厂急需开发建设高度柔性、有效集成的高效新型信息系统。船舶生产设计PDM是各船厂近年的热门话题，但它结构庞大，模块众多，因而需要开发人员从一开始就能从整体上把握整个系统的结构框架与工作流程。基于上述原因。为了使开发人员在合理的时间内开发高质量的船舶生产设计PDM系统，本文用UML和Rational Rose进行建模分析，从而保证系统结构合理，降低项目开发风险，以期该方法能起到设计‘蓝图”的作用。
1 C/S模式船舶生产设计PDM系统的构建
产品数据管理PDM(Product Data Management)是一种在数据库基础上发展起来的新型管理企业信息的工具，也是企业实现信息化的重要组成部分。船舶生产设计PDM是船舶产品详细设计从开始到结束整个周期中，对相关数数据和相关过程进行查询、计划、管理和控制的管理系统。考虑到造船企业都有局域网环境，故本船舶生产设计PDM系统基于Client/Server（客户器/服务器）模式构建，其层次结构如图1所示，其中的关系型数据库是PDM系统的支持平台，数据管理的存取、删改、查询、浏览等操作最后都通过关系型数据库来实现。本文采用的关系型数据库是ORACLE8.1.7.0.0版本。整个PDM系统及相应的关系型数据库都建立在上述网络平台上。服务器端安装Windows 2000 Sever操作系统，客户端安装Windows 2000操作系统。
图1 C/S模式PDM系统层次结构
对于某船厂生产设计PDM系统的开发，首先要建立相应框图，通过驱动CAD系统对整船进行模块划分，从而实现产品模块化树定义，具体每个分段按照专业添加枝节点，然后按照PDM图文档表档等进行各种操作的具体要求添加叶节点，使系统在对图、文、表档的管理上形成父、子、孙式的隶属关系，如图2所示。
图2 模块图
2 UML和统一建模方法
2.1 UML与Rational Rose
统一建模语言UML(Unified Modeling Language)是在3种著名的面向对象建模方法-Booch方法、OMT方法和OOSE方法的基础上。吸取了面向对象技术领域中其它流派的优点而推出的一种用于建模和开发软件系统的图形化语言。它提供了软件开发各个阶段的可视化建模支持。包括从需求分析到规格书写，以及系统开发和建立等。它不仅可表达各基本功能块的概念，也提供了若干方式来表示各基本功能块之间复杂的关系，其目标是以对象图的方式来描述任何类型的系统。
Rational Rose是UML进行系统建模的辅助工具，是一种分析和设计面向对象软件系统的强大可视工具，在目前面向对象分析、建模、设计与工具市场上起着主导作用。它提供了一套满足Client/Server、企业分布和实时系统环境需求的解决方案。它充分支持UML，用一系列静态或动态的视图和模型对软件设计的各个过程进行描述，提供从模型到软件及从软件到模型的产生和析取的双向过程。从一开始就保证系统结构合理。在细化阶段，可以细化每个使用案例并生成活动框图，完成概念验证；在构造阶段创建组件，理清组件的相关性，然后可以开始设计程序代码。利用Rational Rose模型可以更方便地捕获设计缺陷，从而降低项目开发风险。Rational Rose有4个视图，即Use case视图、Logical视图、Component视图和Deployment视图：①Use case视图包括系统中的角色和使用案例。其关注系统功能的高层形状，不关注具体实现方法。②Logical视图关注如何实现使用案例中提出的功能，提供系统的详细图形。其焦点在于系统的逻辑结构。③Component视图主要描述系统在运行环境中的组织形式。④Deployment视图描述系统硬件的部署，反映了在分布处理方面的特性。
2.2 统一建模方法的实施
统一建模方法由用例(Use case)驱动整个开发过程，其实施分为捕获需求、分析、设计、实现和测试等阶段。每个阶段都是在前一阶段的基础上的进一步细化，呈增量迭代式发展。分析设计成果通过建模工具的一系列视图表示。包括用例图、活动图、顺序图、类图等，易于开发人员与用户交流和开发人员之间的交流、改进。
统一建模方法的实施步骤如下：
1)捕获需求阶段。先由用户、分析人员和开发者积极交流。分析、提炼用户对系统的需求，并描述出来，然后在此基础上建立业务用例模型、业务对象模型，用模型完整地表达用户需求。
2)分析阶段。在前一阶段基础上进行功能抽象和数据抽象，功能抽象得到系统分析包，数据抽象得到分析类及其相互之间的关系。
3)设计阶段。对分析阶段的成果进一步细化，细化分析类的方法和相互间关系，细化各个子系统的接口和相互间交互，得到实现时可以使用的设计模型。
3 造船生产设计PDM系统的建模分析
3.1 建立业务用例图
要建立船舶生产设计PDM系统模型。首先应由开发人员根据船厂实际情况，建立业务模型，分析提炼用户对系统的要求，通过框图表达用户在一定权限下的功能，形成业务用例图。本系统的业务用例经过抽象概括为图文档管理、编码管理、人员管理、权限管理及进度管理，这个阶段最主要的是分析提取用例，并且对用例做进一步的抽象。在图3所示的用例图中，人状的图形代表执行者，椭圆代表用例，即系统要实现的功能，箭头把执行者和用例连接起来。用例的实现反映在后面设计的类的方法中。
图3 PDM系统Use case图
3.2 由用例图建立类框图
PDM系统是基于数据库技术进行开发的，在数据库平台中存放着众多二维数据表格。这些表格在建模阶段就和类相关联。类框图是项目的良好设计工具。有助于开发人员在编码之前显示和计划系统的结构，保证系统一开始就设计合理。寻找类。要从用例图开始。在用例事件发生过程中出现的名词就是类，如图档管理中的图档、用户等。类通过Class视图来开发，它定义对象持有的属性和行为，作为对象的蓝图，类的属性代表了同一类对象的共性。各个类之间的关系则说明了数据库表之间的关系：如果两个类相关联。则对应两个表就有主键和外键的关联关系；如果两个类之间是继承关系。则对应转化为表时。父类不转化为表，子类继承父类的属性并转化为表。从而导出关系数据库的设计。设计数据库表时。类的一个属性对应于数据库表的一个字段。本PDM系统的人员类和图档类如图4所示，其中船体科人员类由人员类继承而来，船体人员类与图档类之间是关联关系。图5是在ORA CLE表空间下的人员表，其字段就是参照建模时的用户类而定义的。类的行为是该类对象具有的功能实现。其具体实现就要通过编写程序代码完成。
图4 类图
图5 人员表
3.3 建立各个用例的活动图
业务的活动框图用图形方式来显示业务用例的工作流。图6是图档管理的活动框图，其中倒角矩形是活动，即工作流中的步骤，是业务角色要完成的任务，如果涉及到不同的角色。要用泳道分开。这种方法很直观，把活动的先后顺序表达地清清楚楚。这个活动图的含义如下：用户进入系统，进行身份验证，如果通过，并且有对应权限，则可以打开相应专业的图档，然后编辑修改及存盘，如果身份验证不通过，则重新进行身份验证。
图6 图档管理活动图
3.4 组件视图和部署视图
组件视图通过组件图(Component Diagram)和代码生成机制生成程序框架。来表示上面各视图之间的物理关系，从而为后面编程、测试系统做准备。组件简单的说就是代码的物理模块。各个组件之间的关系图就是组件视图。显示各个模块及其相互依赖性。部署视图则表示系统的软件和硬件之间的物理关系。图7是系统的一个组件图，表达软件系统的几个模块，每个模块都可以通过代码生成机制生成程序代码框架，为软件开发人员编写程序做准备。
图7 系统组件图
4 结束语
在船厂现有的TRIB ON软件系统平台上，通过开发PDM系统建立产品信息管理系统可以有效地提高产品技术管理水平，缩短产品设计和建造周期。船舶生产设计PDM系统的开发，耗时很长。需要众多专业人员组成团队一起进行。通过面向对象的Rational Rose分析软件为PDM管理系统建模，从而一开始就保证系统结构的合理，并且可以方便地获得设计缺陷，从而降低项目开发风险。实践表明。运用UML和Rational Rose进行系统建模分析对于船舶生产设计PDM系统的开发无疑能起到”蓝图”的作用，同时也为该系统的开发奠定了良好的基础。
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