1 引言
造船厂作为一种复杂大系统的总体设计与建造企业,其企业产品数据管理系统有其特殊的封闭性和专用性,如何以现代造船模式下船舶产品的数字化设计为基础,开发针对船舶产品设计的PDM系统,已成为船舶企业实现信息化的关键所在。
Tribon系统是目前国内造船企业引进的面向船舶设计与制造的计算机集成软件系统,该系统含有从船体到舾装一体化的产品信息模型数据库系统。基于Tribon软件,开发船舶设计PDM系统以满足现代造船的需要具有重要的意义。
为了能从整体上把握船舶产品设计PDM系统的结构框架与工作流程,本文介绍了面向对象的统一建模语言UML(Urufied Modeling Language)和Rational Rose在PDM软件开发阶段的使用,并讨论了系统的分析,设计及建模过程。
2 船舶PDM系统的构建
船舶设计PDM系统是船舶产品从设计开始到设计结束整个生命周期中,对相关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,所以船舶设计PDM系统采用基于Client/Server或者Browser/Server模式考虑其系统的构建。
船舶PDM系统的构建首先从建立框图开始。通过驱动CAD系统对船舶进行模块划分,从而对产品进行模块化数定义(如图1所示),具体每个分段按照专业添加枝节点,然后按照PDM图文档及表档等对各种操作的具体要求添加叶节点,从而使系统在对图、文、表档的管理上形成父、子、孙式的隶属关系。
图1 模块图
由于系统的复杂性,有些不能线性展开的节点不能由上面的框图直接表达,还要通过事件驱动的办法来实现其功能。比如系统维护下面应该有设计人员管理。设计人员管理事件可以驱动弹出页面,以供选择增加新成员、修改成员或者删除成员。如果是新增成员要合适的窗体用来输入新成员的资料。
3 船舶PDM系统的建模
为了保证船舶PDM系统设计良好、确保开发人员与用户及时沟通,并充分满足船厂的要求,应该对要开发的PDM系统进行系统建模。面向对象方法是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送和多态等概念来构造系统的方法。面向对象的系统分析(OOA)是采用从特殊到一般的归纳方法,对现实世界中的实体进行分类,区分对象及其属性,整理对象及其组成部分,并划分不同的类,从而得到现实系统中对象及其关系,进而分析并掌握系统运行的规律。其重点是使用面向对象的观点解决现实世界模型的建立问题。UML(Unified Modeling Language)语言就是面向对象技术发展的结果,用来确定展示和记录软件系统,其优点在于它已经成为软件工业界广泛认可的标准,统一了对象模拟的标记和含义,使软件设计工具能发挥更大效用。
Rational Rose软件是分析面向对象软件系统的强大可视工具,在目前的面向对象分析、建模、设计与工具市场上起着主导作用。它把UML描述图重新组合,有效表达大型复杂系统的体系结构。
Rational Rose的四个视图是Use-Case视图、Logical视图、Component视图和Deployment视图,每个视图针对不同的对象,有不同的用途。
Use-Case视图包括系统中的角色和使用案例。它关注系统功能的高层形状,不关注具体实现方法。
Logical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。
Component视图主要提供系统在运行环境中的组织形式。
Deployment视图描述系统硬件的部署,反映了其在分布处理方面的特性。
Rational Rose在系统开发阶段很有用,可利用它在开始阶段生成业务模型和使用案例模型来描述系统的边界,从而一开始就保证系统结构合理;在细化和构造阶段可以生成活动框图,显示事件流程。
本船舶设计PDM系统是采用Rose EntERPrise来建模的。Rational Rose用Use-Case视图从角色来描述系统;Logical视图描述系统中的类、类包和其他逻辑结构;Component视图用来描述系统文件的物理布局;Deployment视图描述系统的网络结构。图2是系统的Use-Case框图,它用来表达用户在一定的权限下的功能。而每一个用例的细化可用其他框图来表达(如活动框图,序列图)。
图2 USE-CASE图
图3是系统的一个类框图,它表达系统内人员类的关系。其中箭头的指向表达了类的继承关系。根据继承的公有、私有或保护继承,从而决定了子类对父类的属性及方法的可用性。
图3 类图
4 数据库系统选型
按照数据结构类型的不同,可将数据库系统的数据模型分为网状模型、层次模型和关系模型。关系模型和前二者的区别,在于它是用表格的数据而不是通过指针链表来表示和实现实体之间的关系。
船舶设计PDM涉及到许多的数据库表,如上述人员数据库表及各种图档、表档等,种类繁杂。如产品的每一个部件都是对象,这个对象就是一个结构化数据;无论是结构化还是非结构化数据,都需要存贮在数据库中,要用数据管理系统来管理。
在PDM中,大多数用户用得最多的是数据库查询功能,只有最高层的系统管理者才会用到关系式数据库的管理功能。但是,考虑到数据的安全性对于PDM系统至关重要,所以在数据库的选型上可采用Oracle关系型数据库。其模型数据简单,易于被用户理解和接受。系统用到许多的数据库表,对于一些图档、文件数据可打包后送到PDM系统,该系统把这些数据作为广个整体直接存贮到数据库中,再将与此几何数据有关的元数据也存进数据库中,并在元数据和几何数据之间建立联系。
在船舶PDM中,用到船舶CAD系统TRIBON中的许多信息,对于这些信息可利用允许的数据提取方法对TRIBON数据库进行有针对性的数据抽取,把TRIBON数据中有用的信息提取出来并存放到指定的数据库表中,以供PDM系统查阅。
PDM系统中还用到许多数据库表,如人员表、项目记录表、项目表、专业表、各种属性表等,所有的数据库表都要用数据管理系统来管理。系统层次图如图4所示。
图4 层次图
5 结语
在船厂现有的TRIBON软件系统平台上,通过开发PDM系统建立的产品信息管理系统,可有效提高产品技术管理水平,缩短产品设计和建造周期。为了能从整体上把握船舶产品设计PDM系统的结构框架与工作流程,本文基于面向对象的统一建模语言UML(Unified Modeling Language)和Rational Rose工具,讨论了船舶产品设计PDM系统的分析、设计及建模过程,为该PDM软件的开发奠定了良好的基础。
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