0 引言
為了適應現代造船生產管理模式以及殼、舾、涂一體化區域造船法，各船廠必須以中間產品為導向，按區域組織生產，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。而船廠現有的信息管理系統存在封閉性和專用性的特點，因而船廠急需開發建設高度柔性、有效集成的高效新型信息系統。船舶生產設計PDM是各船廠近年的熱門話題，但它結構龐大，模塊眾多，因而需要開發人員從一開始就能從整體上把握整個系統的結構框架與工作流程。基于上述原因。為了使開發人員在合理的時間內開發高質量的船舶生產設計PDM系統，本文用UML和Rational Rose進行建模分析，從而保證系統結構合理，降低項目開發風險，以期該方法能起到設計‘藍圖”的作用。
1 C/S模式船舶生產設計PDM系統的構建
產品數據管理PDM(Product Data Management)是一種在數據庫基礎上發展起來的新型管理企業信息的工具，也是企業實現信息化的重要組成部分。船舶生產設計PDM是船舶產品詳細設計從開始到結束整個周期中，對相關數數據和相關過程進行查詢、計劃、管理和控制的管理系統。考慮到造船企業都有局域網環境，故本船舶生產設計PDM系統基于Client/Server（客戶器/服務器）模式構建，其層次結構如圖1所示，其中的關系型數據庫是PDM系統的支持平臺，數據管理的存取、刪改、查詢、瀏覽等操作最后都通過關系型數據庫來實現。本文采用的關系型數據庫是ORACLE8.1.7.0.0版本。整個PDM系統及相應的關系型數據庫都建立在上述網絡平臺上。服務器端安裝Windows 2000 Sever操作系統，客戶端安裝Windows 2000操作系統。
圖1 C/S模式PDM系統層次結構
對于某船廠生產設計PDM系統的開發，首先要建立相應框圖，通過驅動CAD系統對整船進行模塊劃分，從而實現產品模塊化樹定義，具體每個分段按照專業添加枝節點，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點，使系統在對圖、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和統一建模方法
2.1 UML與Rational Rose
統一建模語言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點而推出的一種用于建模和開發軟件系統的圖形化語言。它提供了軟件開發各個階段的可視化建模支持。包括從需求分析到規格書寫，以及系統開發和建立等。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。
Rational Rose是UML進行系統建模的輔助工具，是一種分析和設計面向對象軟件系統的強大可視工具，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、企業分布和實時系統環境需求的解決方案。它充分支持UML，用一系列靜態或動態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生和析取的雙向過程。從一開始就保證系統結構合理。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視圖包括系統中的角色和使用案例。其關注系統功能的高層形狀，不關注具體實現方法。②Logical視圖關注如何實現使用案例中提出的功能，提供系統的詳細圖形。其焦點在于系統的邏輯結構。③Component視圖主要描述系統在運行環境中的組織形式。④Deployment視圖描述系統硬件的部署，反映了在分布處理方面的特性。
2.2 統一建模方法的實施
統一建模方法由用例(Use case)驅動整個開發過程，其實施分為捕獲需求、分析、設計、實現和測試等階段。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，易于開發人員與用戶交流和開發人員之間的交流、改進。
統一建模方法的實施步驟如下：
1)捕獲需求階段。先由用戶、分析人員和開發者積極交流。分析、提煉用戶對系統的需求，并描述出來，然后在此基礎上建立業務用例模型、業務對象模型，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據抽象，功能抽象得到系統分析包，數據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，細化各個子系統的接口和相互間交互，得到實現時可以使用的設計模型。
3 造船生產設計PDM系統的建模分析
3.1 建立業務用例圖
要建立船舶生產設計PDM系統模型。首先應由開發人員根據船廠實際情況，建立業務模型，分析提煉用戶對系統的要求，通過框圖表達用戶在一定權限下的功能，形成業務用例圖。本系統的業務用例經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，人狀的圖形代表執行者，橢圓代表用例，即系統要實現的功能，箭頭把執行者和用例連接起來。用例的實現反映在后面設計的類的方法中。
圖3 PDM系統Use case圖
3.2 由用例圖建立類框圖
PDM系統是基于數據庫技術進行開發的，在數據庫平臺中存放著眾多二維數據表格。這些表格在建模階段就和類相關聯。類框圖是項目的良好設計工具。有助于開發人員在編碼之前顯示和計劃系統的結構，保證系統一開始就設計合理。尋找類。要從用例圖開始。在用例事件發生過程中出現的名詞就是類，如圖檔管理中的圖檔、用戶等。類通過Class視圖來開發，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據庫表之間的關系：如果兩個類相關聯。則對應兩個表就有主鍵和外鍵的關聯關系；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。從而導出關系數據庫的設計。設計數據庫表時。類的一個屬性對應于數據庫表的一個字段。本PDM系統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。其具體實現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
業務的活動框圖用圖形方式來顯示業務用例的工作流。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，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的軟件和硬件之間的物理關系。圖7是系統的一個組件圖，表達軟件系統的幾個模塊，每個模塊都可以通過代碼生成機制生成程序代碼框架，為軟件開發人員編寫程序做準備。
圖7 系統組件圖
4 結束語
在船廠現有的TRIB ON軟件系統平臺上，通過開發PDM系統建立產品信息管理系統可以有效地提高產品技術管理水平，縮短產品設計和建造周期。船舶生產設計PDM系統的開發，耗時很長。需要眾多專業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管理系統建模，從而一開始就保證系統結構的合理，并且可以方便地獲得設計缺陷，從而降低項目開發風險。實踐表明。運用UML和Rational Rose進行系統建模分析對于船舶生產設計PDM系統的開發無疑能起到”藍圖”的作用，同時也為該系統的開發奠定了良好的基礎。
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本文標題：基于Rational Rose的船舶生產設計PDM系統建模分析
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