（管理科学与工程专业论文）基于uml的勘察设计院pdm系统分析研究.pdf

中文摘要 产品数据管理( p r o d u c t d a t a m a n a g e m e n t ，p d m ) 是一门以信息技术为基础，以产品 为核心，集成和管理与产品相关的技术，是c i m s 领域近年来增长最快的技术之一， p d m 源于制造业，广泛应用于机械、电子、汽车、航空航天等非制造业以及第三产 业等各个领域，是企业信息化不可缺少的工具，也是近几年来研究的热点。 本文首先详细回顾p d m 的基本原理，以及其应用现状。目前对p d m 在建筑业的 勘察设计领域的深入研究和应用还比较少，且勘察设计行业信息化建设及整体应用水 平相对滞后，恰晗勘察设计行业对p d m 有着很大的需求。本文着重从管理对象和管 理方法方面分析了勘察院在工程项目管理、图档管理以及工作流程管理对p d m 的强 烈需求，将p d m 应用扩展到勘察设计领域。p d m 是勘察行业信息化的一个方向和解 决方案，是可行的和必要的，并强调勘察院p d m 系统以工程信息管理为核心，工程 项目管理为主线，使设计与管理实现一一体化的集成应用系统。 运用面向对象o o 法，利用u m l 技术分别建立系统的项目管理对象、图档管理 对象和流程管理对象模型，构造系统体系结构和进行数据建模。因为大量异构数据的 存在，文章最后简单介绍了勘察院p d m 系统中关键技术包括基于w e b 分布式文件 服务器，项目中成员角色不同，其使用系统的权限也需要约定。因此，对角色一权限 技术作简要说明：鉴于工程项目的繁杂和项目产生的大量图档，合理的编码设计技术 设计有助于识别和管理图档。 本文提出了勘察院p d m 系统模型，是以工程项目信息管理为核心，集成项目管 理、图档管理和工作流程管理的设计与管理一体化的应用系统模型。而且作者相信将 p d m 引入勘察设计领域具有很好的理论意义和应用价值，相对一般的信息管理系统 有质的区别。 关键词：产品数据管理( p d m ) w e b 勘察设计u m l o - o a b s t r a c t p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) i so n eo ff a s t e s t g r o w i n gt e c h n o l o g y i nt h e e n g i n e e r i n g m a n u f a c t u r i n gm a r k e tt h a ti n t e g r a t e sa n dm a n a g e sa l lt h ei n f o r m a t i o nr e l a t i n g t op r o d u c td a t ab a s e do nt h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dc e n t e r e do np r o d u c t ，w i t hs o m e f o r mo ft e c h n o l o g ya n db e i n gi m p l e m e n t e di nar a n g eo fi n d u s t r i e si n c l u d i n ga u t o m o t i v e ， a e r o s p a c e ，e l e c t r o n i c sa n ds oo n ，a n dn o w a d a y si tb e c o m e sa ni n d i s p e n s a b l et o o lf o r e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t 1 nt h ef i r s tp a c e ，t h ep d m t h e o r ys y s t e mw a si n t r o d u c e da n dr e v i e w e di n d e p t h i n c l u d i n g i t sc u r r e n ta p p l i c a t i o ns i t u a t i o na n do u t s t a n d i n ge f f e c t f o l l o w i n gt h a t ，t h er e q u i r e m e n to f d a t am a n a g e m e n to i lp d ms y s t e ma p p l i c a t i o ni ns u r v e y & d e s i g ni n d u s t r yw a sa n a l y z e d f r o mp e r s p e c t i v eo fb o t hi t sm a n a g e m e n to b j e c t sa n dm e t h o d i td e m a n d st o e x p a n dp d m i n t ot h es u r v e ya n dd e s i g ni n d u s t r ya sa ne x t e n s i b l ea p p l i c a t i o n t h eu n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) ，o n ea d v a n c i n gt e c h n i q u eo fo b j e c t o r i e n t e d m e t h o d o l o g yf o rs y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g nw a su t i l i z e dt om o d e lt h eo b j e c t so fp r o j e c t m a n a g e m e n t ，d o c u m e n tm a n a g e m e n ta n dt h ew o r k f l o wm a n a g e m e n ta sw e l l t h e a r c h i t e c t u r eo nab a s i so fb ss t r u c t u r ea n dd a t am o d e l sf o rp d m s y s t e mf o rs u r v e y i n s t i t u t ew a sa l s or e p r e s e n t e di nt h i st h e s i s s e v e r a lc r i t i c a lt e c h n i q u ei s s u e ss u c ha st h e d i s t r i b u t e df i l e s e r v e r , u s e r - p r i v i l e g e ，a n dc o d i n g t e c h n i q u e w e r em e n t i o n e d e o m p l e m e n t a r i l y t h i st h e s i sa d v i s e sp a r t i c u l a r l yt h a tp d ms y s t e mi n s u r v e y & d e s i g ni n d u s t r yi sa n i n t e g r a t e da p p l i c a t i o ns y s t e mt h a tc o r e do np r o j e c ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，i n c o r p o r a t i n g t h ed e s i g na n dm a n a g e m e n tr a t h e rt h a na n yo n es e p a r a t eu n i tm a n a g e m e n ts y s t e m ， k e yw o r d s ：p r o d u c td a t am a n a g e m e n t ( p d m ) w e bs u r v e y & d e s i g nu m l 独创性声明 本人声明所呈交的学位沦文是本人在导帅指导下进行的研究t 作和取得的研究 成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得苤凄态鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 一弛辛磅一期：p “年7 月c 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解基鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。特授 权鑫生态堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 粼一躲桐 签字日期：二b 年1 月 7 - 、富 于表达、功能强人且普遍适用的建模语苦。融入了软件工程领域的新思想、新方法。 它不但支持面向对象的分析与设计，而且支持从需求分析开始的软件开发的全过程、 各种应用领域以及各种开发工具，u m l 是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当 今优秀成果的标准建模语言。 u m i ，描述了个系统的静态结构和动态行为。将系统描述为 些离散的相互作 用的对象并最终为外部用户提供一定的功能模型结构。静态结构定义了系统中的重要 对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定义_ ，对象的时间特性和 刘象为完成目标而扣互进行通信的机制。 u m l 还包括可将模型分解成包的结构组件，以便于软件小组将系统分解成易于 处理的块结构，并理解和控制各个包之问的依赖关系，在复杂的开发环境中管理模型 单元。它还包括用于显示系统实现和组织运行的组件。 u m i 大致经历了专家联合行动、公司联合行动到o m g 控制下的修订与改进阶 段，其发展历程p s i 如图4 - l 所示。 o m l 2 0 ( m d a i u m l i 5 u m 匝：l 4 ( a 洲o l l 蛐a 埘e 鞭 u m l l3 ( e x t c n s i b i l i t y ) i i m l l 1 ( o m g 取 d a 哪 r u m b a u g h ，b o o c h ，j a e o b s o n f o u n d a t i o n so f 0 0 斟y g a a r d ，g o l d g 晖m v y 盯， s t r o r a s t r u p ，h e x e l ，w 瓣b r o c k , r e s k a u g 一， 图4 一lu v l l 的发展历程 j 2 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 本文采用u m l 技术对系统的描述模型有功能模型、对象模型以及数据模型( 见第 5 章) 等。 4 1 1u l v l l 的内容和组成 作为统一建模语言，u m l 的定义包括u m l 语义和u m i , 的表示法两部分。 ( 1 ) u m l 语义 u m l 语义给出了基于u m l 的精确的元模型的定义。元模型为u m l 的所有元素 在语法和语义提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义取得一致， 消除了因人而异造成的影响。此外u m l 还支持对元模型的扩充定义。 ( 2 ) u m l 表示法 u m l 表示法定义了u m l 符号的表示方法，为开发者或开发工具使用这些图形符 号和文本语法给系统提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在 语义上它是u m l 元模型的实例。 u m l 的词汇表包括3 种构造模块：元素、关系、图。元素是模型中重要的抽象； 关系将这些元素连接起来；而图则将元素的集合分组。下面简要介绍u m l 的5 类图。 ( 1 ) 用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) 用例图从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。 ( 2 ) 静态图( s t a t i cd i a g r a m ) 静态图包括类图( c l a s sd i a g r a m ) 、对象图( o b j e c td i a g r a m ) 和包图( p a c k a g e d i a g r a m ) 。 类图描述系统的静态结构。类图不但定义了系统的类，表示类之间的关系( 如关 联、依赖、聚合等) ，还描述了类的内部结构( 类的属性和操作方法) 。类图描述的是 一种静态关系，在系统的整个生命周期内都是有效的。对象图是类图的实例。包由包 或类组成，表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。 ( 3 ) 行为图( b e h a v i o rd i a g r a m ) 行为图描述了系统的动态模型和系统对象间的交互关系， 包括状态图( s t a t e m e n t d i a g r a m ) 和活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) 。其中状态图描述了类的对象所有可能的状态以 及事件发生时的跃迁条件。状态图通常是对类图的补充。而活动图描述满足用例要求 所要进行的活动以及活动间的约束关系，活动有利用识别并发活动。 3 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 ( 4 ) 交互图( i n t e r a c t i o nd i a g r a m ) 交互图描述对象间的交互关系，包括时序图( s e q u e n c ed i a g r a m ) 和协作图 ( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) 。 时序图描述了对象间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的时问顺序，同 时显示对象间的交互。协作图描述了对象间的协作关系，协作图跟时序图相似，描述 了对象间的动态协作关系。除显示信息交换外，协作图还显示对象以及对象之间的关 系。时序图与协作图功能表达上是相似的或相同的。 ( 5 ) 实现图( i m p l e m e n t a t i o nd i a g r a m ) 实现图包括组件i 孽t ( c o m p o n e n td i a g r a m ) 和配置图( d e p l o y m e n td i a g r a m ) 。 组件图描述代码组件的物理结构及各组件之间的依赖关系。一个组件可以是源代 码组件、二进制组件或可执行组件。组件图包含逻辑类或实现类的有关信息。有助于 分析和理解组件之间的相互影响程度。配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。 从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，工作步骤及图的使用见表4 - 1 所示。 表4 - 1 采用o - o 技术分析设计系统步骤简要说明 4 1 2u m l 的特点 统一建模语言u m l 的主要特点可以归纳以下： f 1 1u m l 统一了b o o c h 、o m t 和d o s e 等方法中的基本概念。 ( 2 ) u m l 面向对象，吸取了面向对象技术领域中其他流派的长处，其中也包括非 o o 方法的影响。 u m l 符号表示考虑了各种方法的图形表示，删去了大量易引起混乱的、多 余的和极少使用的符号，也添加了一些新符号。因此，在u m l 中汇入了面向 对象领域中很多人的思想。这些思想并不是u m l 的开发者们发明的，而是 3 4 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 开发者们依据最优秀的o o 方法和丰富的计算机科学实践经验综合提炼而 成的。 ( 3 )独立于过程。u m l 是系统建模语言，独立于开发过程。 ( 4 ) 独立于程序设计语言。用u m l 建立的软件系统模型可以用j a v a 、v c + 十、 s m a l l t a l k 等任何一种面向对象的程序设计来实现。 ( 5 1u m l 在演变过程中还提出了一些新的概念。在u m l 标准中新1 a n t 模板 ( s t e r e o t y p e ) 、职责( r e s p o n s i b i l i t y ) 、扩展静l , 锘t ( e x t e n s i b i l i t ym e c h a n i s m ) 、线 程( t h r e a d ) 、过程( p r o c e s s ) 、分布式( d i s t r i b u t i o n ) 、并发( c o n c u r r e n c y ) 、模式 ( p a t t e r n ) 、合作( c o l l a b o r a t i o n ) 、活动 蛩( a c t i v i t yd i a g r a m ) 等新概念，并清晰地 区分类型( t y p e ) 、类( c l a s s ) 和实例( i n s t a n c e ) 、细化( r e f i n e m e n o 、接口 ( i n t e r f a c e ) 和组件( c o m p o n e n t ) 等概念。 4 2 工程勘察院p d m 系统功能用例图分析 对于勘察院p d m 系统分析与设计，采用面向对象方法口6 】【2 7 】1 2 8 。o o 是目前比较 先进和流行的建模方法，是围绕所处理的对象( 实体、过程或概念) 以及对该对象的性 质、属性、事实、知识及操作进行描述的一种方法。o o 以对象本身的性质为中心来 组织和描述程序结构。 世界上存在的一切事物都有其自身的性质，把事物的形象即数据同功能一体化作 为处理的基本单位，便是面向对象。p d m 系统中使用面向对象技术是p d m 技术发展 趋势。 为更清晰的系统理解勘察院现实状态的工作模式，从全局观点考虑系统建模，首 先来看勘察院业务综合体系项目结构树，见图4 - 2 ，根节点是项目，工程项目产生子 项目、子项目产生图档对象等，纵向上逐级延展和派生。该结构树可以帮助理解p d m 系统模型以及系统应具备的功能。 结构树根节点是业务和工作核心( 岩土) 工程项目，项目是勘察院的基本生产形式， 所有的工作围绕工程勘察和岩土工程设计围绕它展开。子项目依据专业工种不同又分 为工程勘察、工程测量、工程设计等类别，无论项目是设计和施工性质，每一种类别 的工程项目会随时间而不断增加，产生日常业务上的工程项目，工程项目就其本身而 言有阶段性即项目的生命周期。 1 s 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 命周期 一- b 动态流程= 项目任务+ 文件的审核、审批流程 图4 - 2 勘察设计单位工程项目树状结构层次图 b o m w p md v b i l lo f m a t e r i a l w o r k f l o w p r o c e s s d a l a iv a u l t 图4 - 3 勘察设计单位信息管理三态图 勘察院综合工程项目结构树也可以简化为平行结构的三态架构说明，如图4 - 3 所 示。其中b o m 是工程项目或子项目的分支结构安排，f l o w 是项目管理任务和图档 产生的工作流程，过程中或树的叶节点处的图档资料则是d v 的对象内容。 勘察院p d m 系统总体用例图见图4 - 4 ，分功能用例图见图4 - 5 。 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 图4 - 4p d m 系统总体用例图 要一磊孓一一要 工 一、 丫 人争( 图槽昔理j 一人 d d 盘m 矗m q e r 、一7 “；e r ：b “a b b s e 瑟。蚕“- 夏。 基。- 多一基。 图4 - 5 系统各部分功能用例图 4 3 项目管理对象模型建模 4 3 1 项目管理静态层次模型 从勘察院工程项目树状结构层次图看，项目类别包括勘察设计、岩土工程设计、 测量、基础专业旖工等，其中基础专业施工一般是设计、簏工一体化的工程项目，工 作模式相比于设计项目会有所区别，但表现在产品数据管理方面，都是利用p d m 进 行对其项目管理的设计工作和项目管理的信息管理和进度管理。总之，尽管业务种类 繁多，但都以图档为最终产品。因此在对项目管理对象建模之前，有必要对勘察院项 目管理特点作进一步说明： 从产品角度来说，勘察院的最终产品就是图档。这和一般制造业的项目管理 不同，后者在项目过程中虽然也产生图档，但是产品结构和产品配置的数据 很多，往往包含很多复杂的b o m 表。勘察院产品的简单性为项目管理提供 t 7 是 二 ) h ) ( | | ) = 一 一叩 一 时 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 了极大的便利，系统可以根据项目图档的完成程度方便、相对精确的统计出 项目的完成程度。 - 从项目资源来说，勘察院最重要的也是唯一的资源就是人力资源。人既是资 源，也是项目的参与者和推动者。如何有效的管理人力资源是勘察院项目管 理的重点。 从勘察院的管理现状来说，目前勘察院普遍实行的是横向、纵向相结合的管 理模式。即项目经理主管项目进度，专业室管理项目的技术和质量，对于项 目成员，项目经理和专业室( 代表是专业负责人) 都具有管理权力，是一种双 重管理。 - 如p m b o k 定义那样，项目管理内容设计诸多方面，而且有的企业项目中包 含专业施工项目，但大多为设计、施工一体化的项目居多。鉴于本文研究目 的，仅关注于企业级别内工程项目信息管理即项目的组织管理和进度管理， 而不关注采购、成本、风险管理等其他内容。 勘察院广义上的项目的生命周期分成预算、概算、总图、施工图等阶段，其 中重点是以施工图为基础的项目设计阶段。通常所说的项目管理其实是指设 计管理，而本文所说的勘察院项目管理也指的是设计管理为主，尽管相对与 整个项目来说。设计仅是一个其中的阶段而已。本文之所以将设计阶段当作 项目，是基于如下原因： 1 首先，设计阶段具有项目的一切特性。勘察院把设计阶段当作一个项目 来对待。他们为设计阶段专门指定项目经理，成立项目组。 2 其次，项目的其他阶段其实是超出了p d m 项目管理的范畴。像预算，概 算是属于经营管理的。 如不作特殊说明，本文所说的勘察院项目管理都是指设计或与设计相关的管 理。 由图4 - 2 勘察设计单位工程项目树状结构层次图可以抽象出项目模型的三层模 型结构，如图4 - 6 项目的三层模型，分别是项目模型、专业子项目模型和图档模型， 即为项目的静态模型。 - 项目模型一描述项目信息及包含的专业情况 3 8 第四章基于u m i 。的勘察院p d m 建模 - 专业子项目模型- 描述各专业工种信息：如勘察、测量、工程设计等 - 图档模型项目的图档信息，将在4 5 部分详述。 霞 第l ：_ i | 章基于u m l 的勘察院p d m 建模 4 3 2 项目动态管理模型 无论是连带施工内容的基础施工工程项目还是单纯的设计项目，项目的动态模型 功能应包括p d m 系统的项目管理功能f 孙家广j 9 9 7 ： - 项目的创建、删除和属性修改； - 项目参与人员的机构组织及角色指派； - 项目基本信息及进展情况的浏览； - 项目有关工作活动的审查，审计项目进度与进度报告。 下面详细说明设计的动态管理模型。 设计过程是一个动态变化的过程，从并行角度来看，设计活动只有细化到可操作 的程度，才能并行开展工作。从优化的角度来看，设计活动又是不断重复的，不断前 进的过程。每项设计活动看作一项任务，用户在使用系统过程中需要按时完成一系列 活动都可以看作是任务。针对不同的视角，引入两个概念对项目动态工作流加以描述。 - 任务流纵向上的延伸，任务从创建到不断细化再到完成的全过程，将具 体的工作分解后在适当的时间下达给适当的人，使工作能够按时完成； 工作流即设计过程，是工作横向上的传递，项目的文档从创建到不断优 化包括审核、审批等再到归挡的全过程，由若干步骤组成，这些步骤构成一 个有向图，前后有规定好的时序逻辑。主要是从优化角度分析设计过程。这 类工作流程管理要求工作流程管理系统的调度、监控。 无论是工作流，还是任务流，实际上都是信息的处理和流动过程。这些信息根据 不同的作用可分为三类：应用信息作为设计过程这条流水线上的主体，是设计活动的 操作对象，也是设计活动追求的结果；控制信息是系统用来控制流程中实例的状态和 工作方式；而关联信息则由用户定义设计流程中应用信息的数据流向或流动的判断条 件。p d m 系统中流程管理主要集中在控制信息和关联信息的表达和处理，而将应用 信息交由各种应用程序去完成。 基于项目结构的项i 1 流程管理模型 设计任务、设计对象和设计人员是项目管理的三要素。所有的设计活动都是围绕 这三项要素开展和进行的。从产品设计全生命周期考虑，需要建立基于项目结构的流 程管理模型，在完成工作任务的同时，完成对项目归档的管理。 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 ( 1 ) 主要设计思想 产品设计过程中，任务的分解过程可以看作是项目结构生成的过程，随着任务的 不断细化，项目结构树也在不断增长，当任务完成提交后，项目结构也就完成了。将 设计流程中的有用信息提取出来，加以抽象提炼，可以得到一棵完整的项目结构树。 ( 2 ) 进行步骤 对于新项目的设计、总任务的创建意味着项目结构树根节点的生成，任务的不断 细化代表新节点( 主要是专业设计图、文档等) 的生成，每一个新节点生成后，可以进 一步细化，分解成子任务，即产生了节点。任务流动过程中带有的应用、控制和关联 信息，与之相对应的就是各种文档及其附属属性和任务状态。 设计人员接到任务后，作为该任务的负责人，需要完成的工作两方面：一方面进 一步细化工作，生成项目结构树的一个分支并加以维护：另一方面创建相关文档及其 工作流，并将文档与产品结构相关联。当任务分解到文档的操作后，项目结构树的框 架也就完成了，系统根据产品结构树的叶节点负责人和子节点负责人制定相应的文档 工作流程步骤和对任务的分解，将文档的操作步骤和任务细化所需要的应用数据在正 确的时间传送给设计人员。传送方式可以使用e - m a i l 系统，将任务信息和需设计的文 档一起传送给设计工程师。对于叶节点，当对应文档经过一系列的设计、校对、审核、 审定、审批、再优化等过程后，该叶节点的任务就完成。对于子节点，只有其下级子 节点和本身对应的文档同时完成，该节点的任务才可视为完成。这样，由上至下在完 成项目流程的同时形成项目的项目结构树。 设计有设计阶段之分，比如通常有方案阶段、总图阶段、施工图等，同时设计工 作是一项创造性的工作，有时设计文档提交后需要进行修改和优化，会产生同一份文 档的不同版本，比如从a 版、0 版、1 版或a 版、b 版、c 版等不断递增；进入施工 图阶段后会有设计变更。所有这些则可视为节点的横向延伸。因此系统还需提供对工 程变更文件和设计版本文件的追踪记录功能，保证数据管理的统一性和安全性。 项目负责人对项目任务过程中所涉及到的环节进行设定，并能对每个环节的审核 入、设计人员分配进行指定，使得复杂的项目过程管理变得清晰有序。 制定计划总体思路是将项目逐级分层为：阶段、项目、专业、图册、文档。定义 完各层次的内容后，可以对每个环节设定审核人，即对每个阶段、专业、文档将审核 权限赋予相应的人员，对该环节提出意见和建议。其中图文档的审核人尤为关键，表 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 示要在设计图签上签字，具有对设计人员提交的图纸和文档有圈阅、批示的权限。 对项目管理对象的操作有很多，仅举例创建项目的u m l 时序图s e q u e n c ed i a g r a m 如图4 - 7 和协作图c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m 如图4 - 8 ，两种图表达的功能是相似的。 签固圆国国国国 图4 7 创建项目的时序图 4 4 图档管理对象模型建模 图4 - 8 创建项目的协作图 大量的图纸及电子文档是设计过程或项目执行过程产生的最终结果，需要以一定 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 的方式组织、存储，便于设计人员的查询和参考。设计文档的组织通常根据项目结构 树的层次关系而进行分类和排序登记，文档对应着其关联的项目，因此对文档的管理 按照项目结构在企业范围内统一组织管理，有利于数据资料的完整表达和维护。 4 4 1 图档对象模型 根据勘察院实际工作情况，文档管理的数据对象根据专业划分一般有以下几类如 图4 0 所示。本文仅关注与项目有关的技术文档。 图4 r 9 文档管理对象 - 勘察文档。描述项目信息及设计信息，如产品任务书、项目说明书、技 术要求、设计说明等。此类文件中以文本文件、c a d 图档、 图像数据类型的居多。 - 设计文档一主要为设计过程中产生的图档文件、c a d 文件或d w g 格式的 电子文件。此类文件中图形数据、c a d 文档与产品设计相关 的图档文件。 - 施工文档为特殊的文档，单独以纸介质保存的文件类型，不属于某一 特定数据类型的文件。具备专业基础施工资质的勘察院有很 多这一类型文件。此类文件中以文本文件数据类型的居多， 形式及格式不一，包括综合文件、施工记录、施工图及竣工 图等。关键的文件需借助扫描设备扫描成图像格式存储。 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 - 其他文档主要为数据类型和表格文件类型的文档。数据类型的有统计 数据、土工实验数据、计算书、有限元分析等，表格文件类 型的如项目预算单等 合同文档一鉴于勘察院习惯做法，通常由核算部门将合同文档单独保存， 不列在本文探讨的文档管理范围内。 按照面向对象的思想，将所有的文档描述为对象，对象包含属性和方法。图档对 象的属性是从图档抽象出来的用于分类和归档的信息，如图档的制图者、设计者、设 计日期、版本状态、存储路径以及图档文件的子对象。图档对象的方法是应用于图档 的各种功能操作，见图4 1 0 ，如图档的增加、图档的查询、图档属性的显示、图档的 上载与下载、图档的浏览与批注、图档的删除或修改等。 4 4 2 图档对象的操作 图档对象的操作功能通常有图档的创建( 编号的申请与获取) 、图档的上下载、图 档的审阅与批注、图档的查询和浏览、图档的删除与修改等。 图4 ，1 0 图档对象模型及操作 创建与上载图档上载前，必须向系统申请并获取唯一的标识编号，如图 档s j 。y 2 0 0 5 一p 0 0 1 一s p l 3 - 0 0 1 ，进行图档在p d m 系统中的注 册。获取编号后将完成的设计图档上载存储在系统数据库和 相应的文件库中。 审阅与批注结合项目结构树任务的指派和工作流程的预定义的审核过 程，赋予权限的用户进行审阅与审批。 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 - 查询与检索 - 删除与修改 采用不同的查询条件，系统用户根据各自的需求查询文档信 息，并可以用集成的可视化软件对各种格式的文档进行在线 浏览。 用户仅能够对其职责和权限操作范围内的图档进行删除、修 改等。 ( 1 ) 图档的创建、输入 图档的上载实际上是新建图档在p d m 的输入，通常有手工输入、数字化输入、 和扫描输入，将图档信息转化为点阵信息，存如计算机。扫描输入是对缺少电子形式 的信息文件采用图像扫描仪扫描录入，以图像方式或p d f 格式，比如对原始文档中 的原始记录文件扫描等。 图档上载之前，由设计人员向系统申请并获得上载图档的文件标识号，即文件编 号，该操作的时序图见图4 - 1 1 。 对于数字化的电子文件，输入的常见方式是采用f t p 格式传输至p d m 的指定的 数据库或文件库内；或通过p d m 系统接v i 的应用程序联接( a u t o c a d ，w o r d ，e x c e l 等) 并自动启动它们，使用户在网络环境下创建或修改要输入的对象。当用户退出创建该 对象的应用程序时，被修改的图档对象会自动出现在当前应用程序的文档中，同时也 可存入p d m 系统的数据库中。 ( 2 ) 图档的溯览 浏览与圈阅为计算机化的审批过程提供过程支持。它可以浏览检索出的图档， 并对其进行批阅。每一件文档包含基本属性、元数据、标题、内容等。 ( 3 ) 图档的检索 图档的检索一般分为一般检索和组合检索或简单查询和复合查询，一般检索包括 时间检索、标题、作者等单字段的检索；组合检索指根据以上字段的组合成两个或多 个字段的复杂检索。 图4 - 1 1 是图档申请编号的s e q u e n c ed i a g r a m 图。 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 。 大网国匿一 r 五 r 五司 珂丝l 竺竺l l 些 l 竺坚j i 。儿一 图4 + 1 l 图档编号申请的时序图 4 5 工作流程对象模型建模 4 5 1 工作流程管理对象的模型 工作流程管理通过将工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来完成 执行和监控。一个工作流程包括一组活动以及它们之间的顺序关系，过程及活动的启 动和终止条件，以及对每个活动的描述。任何一个工作流程都包含一组活动及它们的 相关关系，还包括过程及活动的启动和终止条件，以及对活动的描述。工作流程管理 对象模型如图4 1 2 所示。 工作流程中的结构元素称为步骤或工作活动，功能包括下达任务、通知、检验、 条件判断和系统任务等。对于下达任务必须规定活动的执行和接收者。对于条件判断 和系统任务功能，需要定义相应的逻辑表达和方法调用( 消息) 。作为活动的执行者， 既可以是单个的系统用户，也可以是确定的用户组成员。 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 图4 1 2 工作流程管理对象模型 图4 - 1 3 是项目设计工作流程，为4 3 部分提及的任务流；图4 - 1 4 为图档审核工 作流程，4 3 部分提及的工作流， 匡匦d 一匡堕日一匝堕日匦卜一 厘一匾垂习怔垂蛋乜圃 图4 - 1 3 项目设计工作流程图 图4 1 4 图裆审核工作流程 4 5 2 提交与审批工作流程模型 提交与审批工作流程是企业质量管理的重要组成部分，设计人员首先建立一个提 交对象，将所要提交的工程设计图和文档记录分发给过程，然后将该工程图或文档基 本记录对象有联系的工程图作为数据对象分派给工作流。启动预定义的流程，工作流 程管理对象将此提交的信息送到预定义的审核、审批人员，审核、审批人员对需要审 核的工程图对象进行审批，完成后，产生一个审批后的新版本，返还给设计人员。勘 第四章基于u m l 的勘察院p d m 建模 察院设计工作的每一份图档都要经历审核与审批的工作流程，队勘察院最常见的工程 图的份图纸图签列表为例，具体实现在表4 - 2 得以反映。 表4 - 2 工程圈数据文件表 项 目文 第 设 工专阶 内 图 件 格图版日 说制设校 宙宙 计 程 业 段容例类式 共 号次期明图计核核定 负 名型 页 贝 称 系统建立的提交与审批工作流程模型u m l 的时序图如图4 1 5 所示。 4 6 本章小结 n v 圆圈圉圉固企 图4 1 5 提交与审批工作流程的时序图 本章引入u m l 技术，用用僦图表达系统功能需求，分别建立系统模型及项目管 理对象模型、工程i 到当管理对象模型和工作流管理对象模型，用时序图和协作图来代 表性的表示系统的业务和工作流程。其中项目管理模型是系统核心，工作流程管理是 基础，同图档管理对象模型一起构成集成的p d m 系统模型。 吴 第五章系统初步设 第五章系统初步设计 5 1 系统集成框架与主要功能模块 5 1 1 系统集成框架 产品数据管理系统是一个用户功能主要包括工程项目管理、工作流程管理和 文档管理，同时集成了通讯功能邮件功能、浏览功能及基础设置的综合应用系统， 其总体目标是利用此集成的数据系统管理整个勘察院企业级以工程项目为核心的 项目、图档及工作流信息资源( 人员组织、资料、项目等) 的一体化应用数据系统。 c l i e n lu c 墨l i 户e n 端tl j忙“圳 局u c 户。- m 界t e 面z l 层a c “” f u n c t i o nt i e r n功能层 i w e b t w nl i f w e b 服务器j ；用户功能 一。 工程项目管 i慰雾 ，基础设置 b u g 雕s sl o g i cn o d e系统管理 商业逻辑节点系统功能 r _ 一r 一；= l 1 n 通讯功能 嗣审胡辛， 阅览功能 * 1 1l l a n w e b 系统集成功 数据层 数据库 r d a t a b a s e m a n a 点g e e 文件库 图5 - 1 勘察院的p d m 体系结构 u m l 系统分析与设计中，用实现图d e p l o y m e n td i a g r a m 表示系统体系结构 2 9 1 加】。该p d m 拟采用b s 结构的三层体系结构：用户界面层、核心功能层、及 数据层，如图5 1 所示。 第五章系统初步设计 5 1 2 系统主要功能模块 在u m l 中，功能模型由用例图表示，即从用户观点描述系统功能。用例从外 部的角度描述系统的行为，勘察院p d m 系统的用例图如图5 2 所示。从中可以看 出，个用例描述了系统给用户提供的一个功能，而系统对用户产生一个可见的 结果。 一 延 足 多 5 2 数据模型 图5 2p d m 系统用例图 一 磊a 磊h 一 一厂i i ；、7 i 一一f 7 百i 沁 一 氙i 谕 、一， _ 弋葡 一 y 磊赢 、一一 建立数据库系统的目的，是为了实现对现实世界中各种信息的计算机处理。 换言之，要实现计算机系统对现实世界中各种信息的自动化、高效化的处理，首 先必须建立能够存储和管理现实世界中的信息的数据库系统。数据模型是数据库 系统的核心和基础。任何一种数据库系统，都必须建立在一定的数据模型之上。 在第四章分别对工程项目管理对象、图档管理对象和工作流程管理对象建立 模型基础上，进一步建立其数据模型。数据模型口”是描述数据的结构和性质、数 s n 第五章系统初步设计 据之间的联系以及施加在数据联系上的一些限制。勘察院p d m 系统的数据模型 主要包括项目用户、文档和工作流程数据模型几方面。 5 2 1 项目一用户数据模型 项目一用户一角色数据模型主要用于描述项目信息、项目中用户信息及用户对应 的角色权限。本数据模型主要有客户表c l i e n t 、项目表p r o j e c t 、项目组织表p r o j e c t t e a m 、用户表u s e r i n f o 、合同表a g r e e m e n t 、权限表p r i v i l e g e 组成。 图5 - 3 项目。用户数据模型图 为用户定义角色，每个角色对应系统不同功能模块的操作权限，实现角色与 权限的任意组合。 5 2 2 工作流程数据模型 如前面部分所述，工程项目和图档数据模型可以看作是系统产生的静态模型， 第五章系统初步设t 工作流程数据模型则可看作是系统中由工程项目和图档模型引起而产生的动态数 据模型，是系统运行过程中根据实际情况动态牛成的。 图5 - 4 工作流程数据模型 如图5 - 5 所示，工作流程数据模型主要包括表设计历史表d e s i g n h i s t o r y 、任务 表t a s k 、审查意见c h e c k r e m a r k 等，这些表与项目表与图档表相关联，具体关联 关系见后面的系统数据模型部分。 第五章系统初步设计 5 2 3 图档数据模型 图5 - 5 图档数据模型 图档数据模型包括表标准规范表c o d e s t a n d a r d 、图档表f i l e 、审核表c h e c k 、 图档发送表t r a n s m i t t a l 、用户表u s e r l n f o 、任务表t a s k 等，通过任务表与工程项 目关联，通过检查表与工作流程表关联。 第五章系统初步设讣 5 2 4 系统数据模型 5 3 本章小结 图5 - 6 系统数据模型集成 本章主要目的是建立系统数据库设计需要的数据模型，分别是项目管理数据 模型、图档数据模型和工作流数据模型，以及集成的数据模型。数据模型是数据 库系统的核心和基础。任何一种数据库系统，都必须建立在一定的数据模型之上。 第六章系统其他技术分析 第六章系统其它技术分析 6 1 基于w e b 的分布式文件服务器系统 本文在前面己经介绍过了，勘察院产生的项目数据信息及图档数量是非常巨大的， 在地域上也可能有分布的异构的数据构成，需要采用分布式的文件存储。拟采用的系统 体系结构是基于b s 结构，因此继续提出一种基于w e b 的分布式文件服务器系统，实 现对大量图档的有效管理。模型如下： 文件服务器系统的模型的核心是虚拟文什服务器，这个虚拟文件服务器使用操作系 统中的一个目录作为文件存放地，它向数据管理系统中的上层模块提供统一逻辑地址， 上层模块只需要知道所要文件的逻辑地址，就可以访问到所要的文件。这样就实现文件 服务器的物理路径无关性。 也可以通过j a v a 语言建立虚拟文件服务嚣，虚拟文件服务器可以为任意多个，可 以分布在多台电脑上，也可以在一台电脑上部署几个。他们都有唯一的虚拟地址。j a v a 语言本身是平台无关的，通过虚拟文件服务器，不但实现文件服务器的物理路径无关性， 甚至可以跨越不同的操作系统。 文件服务器可以定义为一个五元组：s ( i d ，1p p o r t ，p a t h ，s i z e ) - i d 是文件服务器的统一编号，是文件服务器的虚拟地址。系统只需知道文件所 在的文件服务嚣的虚拟地址，不必知道实际地址； - l p 是该w e b 文件服务器的地址； - p o r t 是该w e b 文件服务器的端口； - p a t h 该w e b 文件服务器所使用的路径； - s i z e 是该文