（机械制造及其自动化专业论文）船舶生产设计pdm系统建模及模块研究.pdf

哈尔滨工程大学硕十学位论文 摘要 产品数据管理( p d m ) 系统是以网络和数据库为基础、介于系统支撑软件 和应用软件之间的一种框架性软件系统，以此系统为框架，可以建立产品丌 发的支撑平台。l 本文针对某造船企业对船舶生产设计产品数据管理的需求，对p d m 的建 模及各模块的实现作了较为深入的研究，其中主要内容包括： 1 p d m 的系统建模 收集系统需求，把业务需求映射成开发小组能理解的要求，并通过面向 对象的方法以及抽象机制，把这些需求反映成模型信息，通过统一建模语言， 把模型信息用标准的图形元素直观的显示，完成整个系统的建模。这样，用 户、开发人员、分析人员都能通过模型对系统进行通信，并达到总体把握系 统的功能。 2 p d m 系统的权限设定 通过管理人员添加不同级别用户，实现不同层次的用户权限设定。根据 用户进入系统的密码，到数据库中查到对应的数据库表，根据其中用户的部 门及职位，在前台应用程序激活不同的菜单，实现除了数据库用户权限设定 以外的前台应用程序权限设定。 3 p d m 系统图档管理 通过v b 的a d o 技术，把存档在数据库指定路径下图形文件路径与前台应 用程序连接起来，并通过o l e 技术，把指定路径用指针指向对应的图形文件 并激活相应应用程序，从而对图形文件进行操作。 4 p d m 系统进度管理 通过a d o 对数据库图档进行统计，并通过v b 控件绘图功能，绘制出系统 进度曲线。 本文所提出的系统解决方案能较好地实现系统性能要求，能集成多种 哈尔演“l ：程人学硕士学位论文 c a d 软件平台。这些盘怒基于c s 模式开发产占吉数据管理系统的种尝试。 关键词：p d m ；信息集成；u m l l l 哈尔滨t 程大学硕f j 学位论文 a b s t r a c t p d ms y s t e mi sak i n do ff r a m e w o r ks o f t w a r eb e t w e e nt h e s y s t e m a t i c s u p p o r t i n gs o f t w a r ea n dt h ea p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，o nt h eb a s i so f t h ef r a m e w o r k ， w ec a ns e tu pa s u p p o r t i n gp l a t f o r mf o rt h ep r o d u c td e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r , r e s e a r c hw o r ko np d m m o d e l i n ga n dr e a l i z a t i o no fs e p a r a t e m o d u l e si sd e t a i l e da c c o r d i n gt ot h es h i pp r o d u c t i o nd e s i g np d m r e q u i r e m e n t so f as h i p b u i l d i n ge n t e r p r i s e t h ea u t h o rf o c u s e so nt h ek e yi s s u e sa sf o l l o w s ： 1 p d m s y s t e mm o d e l i n g c o l l e c tt h es y s t e mr e q u i r e m e n t sf r o mu s e r sa n dm a p p i n gt h e mt od e m a n d s t h a t d e v e l o p e r s c a l l u n d e r s t a n d v i v i d l y s h o wt h e m o d e l i n g i n f o r m a t i o n b y s t a n d a r dd i a g r a me l e m e n t sa n da b s t r a c t i o nm e c h a n i s mo f u m l ( u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ) a n df i n i s h t h es y s t e m m o d e l i n g i n t h i s w a y , u s e r , d e v e l o p e ra n d a n a l y z e rm a y c o m m u n i c a t ea n d g r a s pt h e w h o l e s y s t e m 2 r i g h t s a l l o c a t i o no f p d m s y s t e m d i f f e r e n th i e r a r c h yf i g h t sa l l o c a t i o ni sr e a l i z e db yd i f f e r e n th i e r a r c h yu s e r s w h i c ha r ea d d e db ym a n a g e r a c c o r d i n gt ot h en i c k n a m ea n dt h ep a s s w o r dt h a t t h eu s e ro f f e r s ，s y s t e mm a yf i n dt h ei n f o r m a t i o ns t o r e di nt h ed a t a b a s e b yt h e d e p a r t m e n t a n dt h ep o s to f t h eu s e r ，d i f f e r e n tm e n u sa r ea c t i v a t e d 3 d r a w i n gm a n a g e m e n to f p d ms y s t e m p a t ho fd r a w i n gf i l e si nt h ed a t a b a s ec a nb ec o n n e c t e dw i t ht h ef o r e g r o u n d a p p l i c a t i o nb ya c t i v ed a t ao b j e c t s ( a d o ) b yo b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ( o l e ) t e c h n i q u e si n v i s u a lb a s i c ( v b ) ，p o i n t e ro ft h ep a t hm a yl i n k e dt ot h e d r a w i n g f i l e ， 4 p r o g r e s sr a t em a n a g e m e n to f p d ms y s t e m p r o g r e s sr a t el i n e sc a nb ed r a w nb y v i s u a lb a s i cc o n t r o l sa c c o r d i n gt od a t ai n t h ed a t a b a s e n 1 躲容滨工程大学琰学位论文 t h es o l u t i o n p u t f o r w a r di nt h i s p a p e r c a n s a t i s f ys y s t e mr e q u i r e m e n t a p p r o p r i a t e l y t h ep d m s y s t e n li n t e g r a t e s s e v e r a l d i f f e r e n t c o m p u t e r - a i d e d d e s i g n ( c a d ) s o f t w a r e i t sa l s oav a l u a b l et r vf o rp d m s y s t e mb a s e do nc l i e n t s e v e r ( c s ) m o d e k e y w o r d s ：p d m ：i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o m u m l 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本文的所有工作，是在导师的指导下， 由本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等引用已 在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已经注明的内容 外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本 人承担。 作者签名：鹚 日期：伽。峰叫月。乙日 哈尔滨工程大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 p d m 概述 1 1 1 p d m 的发展过程 1 1 1 1 产品数据 产品是指人造产品，产品进入市场成为商品，企业通过产品的附加值获 得利润；信息是用以在通信过程中对事实、过程、概念、思想的表达或描述； 数据是信息的符号化表示；产品数据是关于产品的一个或一组事实、概念、 相关过程和要求的形式化描述，在产品周期内使之适合于计算机管理。 产品数据具有如下特点： ( 1 ) 数据量大，类型多； ( 2 ) 数据结构复杂； ( 3 ) 动态数据模式； 产品设计过程中随设计行为展开而产生的数据如结构分析计算，零件图 形等。 ( 4 ) 随机存取和过程存取行为方式。 产品设计一般要持续很长时间，对数据的操作不仅是简单的查询或大量 的提取，而且提取的数据要参与设计过程。设计过程又使用多方面的相关信 息，并且新产生的设计结果和对已有设计数据的修改作为事务提交，存入数 据库。另外，产品设计是一个试探性过程，要求能保留和管理设计的历史、 不同的设计方案和动态变化的模式，因而产品数据运行方式上还有版本控制 的要求。产品设计中有总体数据、各专业数据、竖向关联数据和横向关联数 据。在一个集成系统中，随机存取的数据量很大。 1 1 1 2 p d m 的形成 随着计算机技术的飞速发展以及c a x 技术在企业的广泛应用，企业的信 息集成以及过程集成是企业的发展的必然要求。我国企业在工业生产中，应 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 用c a x 技术，在提高了企业开发能力和市场竞争能力的同时，产品设计过程 中的设计数据和技术文档呈现出“信息爆炸”性的增长势头；另一方面，企 业各部门使用不同的应用系统，这些单元之间缺乏有效的信息传递和转换， 因而彤成“信息孤岛”，这些问题已经成为制约企业发展的瓶颈。解决“信 息爆炸”、“信息孤岛”的问题已经突出地摆在了企业各级管理人员和技术 人员面前，产品数据管理( p r o d u c td a t am a n a g e m e n t - - p d m ) 正是在这一背 景下产生的一种新的信息管理的思想和技术。 产品数据管理技术是在关系型数据库技术和工程数据库技术的基础上， 结合面向对象技术发展起来的。面向对象技术提供的分解、组合和继承特性 适合于描述结构复杂、种类繁多的工程数据，特别是工程设计领域的产品数 据。结合面向对象技术、分布式数据库技术和计算机网络技术，产生出一种 新型企业信息集成平台技术即产品数据管理系统，它横跨企业的产品设计开 发全过程直至产品整个生命周期，它纵向深入到产品结构的各个层面直至产 品零件的各个侧面，有利地支持并行工程，为产品开发团队的每一成员角色 提供更加完备的服务。 1 1 1 3p d m 的发展 p d m 技术的发展可以分为以下三个阶段： 1 配合c a d 工具的p d m 系统早期的p d m 产品诞生于2 0 世纪8 0 年代， 当时c a d 已全部得到广泛的应用，工程师们在享受c a d 带来好处的同时不得 不将大量的时间浪费在查找设计所需的信息上。对电子数据的存取新方法的 需求变得很迫切。针对这种需求，各c a d 厂家配合自己c a d 软件推出第一代 p d m 产品。主要目标是解决大量电子数据的存储和管理的问题。 2 专业p d m 产品通过早期p d m 产品功能的不断扩展，出现了专业化的 p d m 产品，如s d r c 公司的m e t a p h a s e 和u g s 的i m a n 等。第二代p d m 产品出 现许多新功能，如产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力，对产品 结构和配置管理能力，对电子数据发布和更改的控制以及基于成组技术的零 件分类管理与查询等，同时软件的集成能力和开放程度有较大的提高。 哈尔滨工程大学硕+ 学位论文 3 p d m 标准化阶段1 9 9 7 年2 月o m g 组织公布其p d me n a b l e r 标准草案， 这一草案成为p d m 领域第一个国际标准，该草案的公布标志着p d m 技术在标 准化方面又迈进了新的一步。 1 1 2 p d m 的概念 随着p d m 技术的发展和应用，人们对p d m 的定义和内涵的认识也逐步清 晰。1 9 9 5 年，c i m d a t a 公司的总裁e dm i l e r 给p d mf 了一个简单的定义： “p d m 是一门用来管理所有与产品相关的信息( 包括零件信息、配置、文档、 c a d 文件、结构、权限信息等) 和所有与产品相关过程( 包括过程定义和管 理) 的技术。”而g a r t n e rg r o u p 公司的d b u r d i c k 则把p d m 定义为：“p d m 是为企业设计和生产构筑一个并行产品丌发环境( 有供应、工程设计、制造、 采购、销售、市场、客户构成) 的关键使能技术。”一个成熟的p d m 系统能 够使所有参与创建、交流、维护、设计的人在整个信息生命周期中自由共享 和传递与产品相关的所有异构数据，也就是说，p d m 是依托i t 技术实现企业 最优化管理的有效方法，是科学的管理框架与企业现实问题相结合的产物， 是计算机技术与企业文化相结合的一种产品。我们可以这样理解p d m 的定义： 1 p d m 首先是一种l t 技术，必须是一种可以在不同行业、不同的企业 中实现的技术； 2 p d m 必须体现先进的管理思想，i t 技术是先进思想的载体； 3 p d m 必须和企业文化相结合。 总而言之，p d m 是一种帮助管理人员管理产品数据和产品研发过程的工 具，而企业实施p d m 的最终目标是达到企业级信息集成的目的。 1 1 3 p d m 的功能 p d m 系统包含多项功能，也有不同的功能划分方法，从面向应用与系统 支持的功能来看，一般包括电子仓库、面向应用的使用功能( 如文档控制、 变更控制、配置管理、设计检索与项目管理等) 、实用化支持功能，从软件 功能的组成来看，一般包括电子数据存储和文档管理、： 作流程管理、产品 结构及配置管理、分类与检索管理、项目管理、集成接口、用户化工具等。3 。 哈尔滨工释人学硕士学位论文 下面简单介绍p d m 的功能： 1 1 3 1 项目管理 项目管理( p r o j e c tm a n a g e m e n t ) 是在项目实施过程中实现计划、组织、 人员及相关数据的管理配置，项目的运动状态的监视和对完成计划的反馈。 p d m 系统中的项目管理为控制项目丌发时间和费用，协调项目丌发活动和保 证项目的运行提供一个可视化工具。 1 1 3 2 电子数据库存储和文档管理 电子数据存储和文档管理是p d m 系统的核心功能之一。p d m 管理整个产 品生命周期中与产品相关的所有数据，包括工程设计与分析数据、产品模型 数据、产品图形数据、加工过程数据等。这些数据以图形文件、文本文件、 数据文件、表格文件等多种形式多种存储机制存在计算机中，以电子方式管 理数据可以使企业迅速安全地操作、控制和存取数据。文档的管理提供了对 分布式异构数据的存储、检索和管理功能。 1 1 3 3 电子保险箱 电子保险箱( d a t av a u l t ) 是p d m 的核心，是存储文件的仓库，它建立 在关系型数据库的基础上，主要保证数据的安全性和完整性，并支持各种查 f i 】和检索功能。电子保险箱以面向对象的数据库组织方式快速有效的信息访 问，实现信息透明、过程透明，而无需关心电子数据存放的具体位置、应用 软件及运行路径等。 1 1 3 1 产品结构与配置管理 产品结构与配置管理( p r o d u c ts t r u c t u r ea n d c o n f i g u r a t i o n m a n a g e m e n t ) 是p d m 的核心功能之一，它以电子保险箱为底层支持，以材料 清单为组织核心，实现对产品数据的组织、管理与控制，按照一定的规则向 用户或应用系统提供产品结构的不同视图和描述。产品结构与配置管理包括 产品结构管理和产品配置管理两部分，其中结构管理包括产品结构层次关系 管理、基于文件夹的产品一文档关系管理和版本管理等，产品配置管理主要 包括单一产品配置、系列化产品配置和产品结构多视图。 哈尔滨上程大学硕士学位论文 1 1 3 5 工作流程管理 p d m 中工作流程管理包括审批流程和更改流程管理，具有传送文档、发 送事件通知和接受设计建议等功能，能保留和跟踪产品从概念设计、产品开 发、生产制造直到停止生产的整个过程中的所有历史记录以及定义产品从一 个状态到另一个状态必须经过的处理步骤。 1 1 3 6 分类与检索管理 p d f i 以成组技术为基础提供快速方便的分类和检索管理功能，从而较好 的建立、使用与维护这些数据。 1 1 3 7 集成开发接口 各企业的情况千差万别，用户的要求也多种多样，没有哪一种p d m 系统 可以适应所有的企业的情况，这就要p d m 系统必须具有强大的客户化和二次 丌发能力。 1 1 4 p d m 的体系结构 企业实施p d m 技术将为企业的工程信息管理与过程自动化管理提供统一 的支持环境，并成为连接企业应用系统及其他信息系统的桥梁和纽带。它不 仅要适应不同企业不同部门计算环境及不同功能需求，同时还要求支持地理 分布不同的分公司的信息管理，所以p d m 系统必须具有良好的开放性体系结 构。p d m 的开放性体现在以下几个方面。 1 1 4 1 对基础环境的适应性 p d m 系统是以分布式网络( d i s t r i b u t e dn e t w o r k ) 、客户机服务器 ( c l i e n t s e r v e r ) 结构或浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) 结构及数据库 管理技术作为它的环境支持。与底层环境的连接是通过不同接口来实现的， 从而保证一种p d m 系统可支持多种类型的硬件平台、操作系统、数据库及网 络协议。并且，在分布式环境中，同类系统软件中的几种类型可以并存，但 数据库必须单一化。 1 1 4 2p d m 内核的开放性 p d m 内核的开放性体现在现在越来越多的p d m 产品采用面向对象( o 一0 ) 哈尔液j ：= 程大学硕士学位论文 的建模方法和授术，建立系统的管理摸型和信息模型，并提供对象管理机制 实王见产晶信息的管理。在此基础上，摁供一系列开发工具和应用接口，帮助 用户方便地定制或扩藤原有的数据模型，存取相关信息，并增加新的应用功 能，以满足用户对系统不同应用的要求。 1 1 4 3p d m 溉模的可变性 出于p d m 系统一般耍采用c l i e n t s e r v e r 戏b r o w s e r s e r v e r 结掏，并具 有分布式功能，企业在实施时，可以从单个s e r v e r 开始，逐渐扩展到几个甚 至几十个s e r v e r ，覆蕊整个企业。 1 1 4 4p d m 椴架的搔件功能工具封装和集成 为了更有效憋管理出痤爱系统产璺兰瓣蚤秘数据，实魏对产鼓数据懿统一 管理，并方便地提供给用户和应用系统使用，黻必须建立p d m 系统与应用系 统之阗霆紧密斡关系，这裁要求p d m 系统提揆中注熬应臻接墨毙舞都应溪系 统“封装或集成”到p d m 系统中，作为p d m 新增的一个子模块，并可以在p d m 环境下方篌遗应蘑“3 。 1 1 5 市场上p d m 的软件介绍 露前，p d m 技术还鲶于成长翡，p d m 游开发商正逐渐改善p 酬软件躺功用 以发挥其更大的作用。目前市场上的p d m 商品软件较为成熟的肖o p t e g r a 、 m e t a p h a s e 、p m 、p d m e 、i m a n 等，各p d m 软件各有优点，大体介绍如下： i 。1 5 ，i c o m p u t e r v i s i o l i 0 p t e g r a o p t e g r a 戆c o m p u t e r v i s i o n 公司的p d m 产晶，该产品一直处于p d m 市场 的前列，其目标是实现企业的产品数掇管理，阅时支持并雩亍工程方式的优化 集成。o p t e g r a 在统一的框架下由各功能模块分别打包封装而成，因此，用 户可姣握自己粒实骣功糍嚣求，选曩一定的功辘摸块或具有趣似功麓躲其匏 模块替换。o p t e g r a 已经在福特汽车、劳斯来斯集团、韩国大宇集团、法国 空中客车飞掇剿造厂等获褥了应弱。 1 1 5 ，2s d r c m e t a d h a s e 豫t a p h a s e 软 譬龟蹩p d m 产瑟中；鬻崮色簿一耪。该较传涵盖了p d m 系 6 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 统的各大功能模块，并且提供了面向对象的集成开发工具，具有良好的集成 能力。该产品的最新版本己采用了w e b 、c o r b a 等先进技术，是支持并行工程 的最好平台之一。m e t a p h a s e 立足于成为企业集成框架。波音、福特、微软、 a b b 、c a t e r p i l l a r 和s u nm i c r o s y s t e 等公司都已订购了大量的m e t a p h a s e 系统用于新产品的开发。 1 1 5 3i b m p m i b m 公司的p d m 产品p r o d u c tm a n a g e r ( p m ) 是一个极具竞争实力的p d m 产品。它具有良好的软件结构，其数据仓库、工作流、配置管理和电子化协 同工作环境部分都相当完善。该系统的微机版p m f l p c 已经发行，它扩展了该 p d m 产品的使用范围。 1 1 5 4ln t e r g r a p h p d m e i n t e r g r a p h 公司的p d m 产品p d m e ( 工厂数据管理环境) 基于该公司的 a i m ( 资产与信息管理) 软件，它可以管理工厂配置模型和设备及其相关文档， 可进行过程管理，包括对工程变更和文档变更的请求、批准及历史记录等变 更过程的管理。该产品也采用了w e b 和面向对象等技术。 1 1 5 5e d s i m a n e d su n i g r a p h i c s 的p d m 产品为i m a n ( 信息管理器) 。e d s 产品在市场 上具有很强的竞争实力，尤其是对u n i g r a p h i c s 用户。该软件与u n i g r a p h i c s 软件紧密结合，并具有全面的集成能力。 1 1 6p d m 的实施 p d m 是一种软件产品，重在实施，技术本身是很重要的，技术差的p d m 系统肯定难以推广普及，难以实施成功。但是技术只是实现企业目标的基础， p d m 的实施过程实际上也是先进管理思想的贯彻实施过程。 p d m 的实施应与更深层次的企业内涵和企业文化的紧密结合，与企业目 标相匹配。现代企业人涉足p d m ，不是意愿问题，而只是时间问题，企业应 用实施p d m 时间的长短，实施的深度，与企业各级人员对p d m 的理解有着密 切的联系。 哈尔滨上程人学硕士学位论文 p d m 的实施在国内尚处于起步阶段，不同的p d m 软件有不同的功能特点， 而有关p d m 实施专业咨询又十分匮乏，这些使得p d m 的实施在国内受到很大 限制。般来说实施p d m 可以分成以下几个步骤： 1 1 6 1 需求分析 不同企业对产品数据管理要求的广度和深度不一样。因此，对于具体的 某一企业的p d m 系统，需要管理那些产品数据，涉及到哪些部门之间有哪些 信息交换的要求，实施p d m 系统的最终目标及各阶段的要求等都不同。这些 在一丌始就必须有详细的分析。 1 1 6 2 系统设计 根据上述需求分析的结果，在明确目标以后，便需要指定具体的实施方 案。在实施方案中，既要包括硬件和软件的配置，又要包括各职能部门在p d m 系统中的地位和任务，还要包括各类人员的分工和权限及各阶段完成的标志。 1 1 6 3 详细设计 按照系统设计的任务和同标，详细指定p d m 系统人员、产品和工作三类 模型。明确p d m 系统的目标的实现途径和输入输出的要求。 1 1 6 4 二次开发 结合每个企业的具体要求，利用p d m 系统提供的开发工具，通过二次开 发，建立具有该企业特色的p d m 系统。 1 1 6 5 运行与管理 p d m 系统管理的产品数据是企业最核心的信息，不能有半点疏忽。在正 式运行前，对p d m 系统所涉及的企业管理工作，必须经过严格的实验。在初 始阶段先以某一个产品为试点，和原来的管理体系平行开展工作，在取得试 点经验后，再推广到一个系列的产品，乃至整个企业的全部产品信息管理。 无论在哪个阶段，都需要有个试验的过程。一旦技术成熟，取得经验后，才 能用p d m 系统管理来取代原来的管理系统。 1 2 p d m 的发展现状 p d m 作为一种技术，其本身随着c i m s 、并行工程、敏捷制造的发展而不 哈尔滨1 = 程大学硕士学能论文 断更新，良好的体系结构、完蒋的功熊并且能够方便地实施应掰是p d m 发展 方向。纵观各车申p d m 系统的体系和市场糯求，大致可以归纳出p d m 的发矮方 向主要在以下几个方面： 1 。2 1 嚣向对象技术 面向对象技术在近年来得到较大发展和应用，这项技术已成为上个髓纪 9 0 年代较 孛爿：发技术发展熬主漉。它掇离了程序找码黪重用性秘开放蜓，镬 编程效率大大提高。其在p d m 领域的应用，包括将面向对象数据库作为底层 支持、涎自对象的p d m 系统结橡、嚣淘对象戆产基数攒定义，使p 臻系绞与 其它系统的集成更具有开放性，从而提高p d m 产品的集成能力。 2 ，2 袋羟lw e b 经麓技零 基于像n e t s c a p e 以及i n t e r n e te x p l o r e r 这样的w e b 浏览器是易于被用 户接受豹逶臻翳户赛囊。这秘羧零可苏傻许多信息嚣辩嚣示在瓣幕土，对数 据查询功能与报告功能要求较高的p d m 来说，使用w e b 技术，将使p d m 技术 与系统淹着i n t e r n e t 秘i n t r a n e t 一麓受蕊大众化。 1 2 3 分布式缎件技术 瞄分布式计算技术为基磕，基于构件的系统体系结构将逐渐取代模块化 的系统体系结构。在分布式计算技术方面，一直存在两大阵营，一个是以o m g 组织为核心的c o r b a 标准，另个是以微软为代码的蒸于d c o m 的a c t i v e x 标准。近年来，o m g 组织在c o r b a 标准麴制定秘推广方两付出了巨大的努力， 同时许多c o r b a 标准的产品也在逐渐成熟和发展，同时由于微软在操作系统 方蘧的绝对统治地位，a c t i v e x 标准在w i n d o w s 系列乎鸯上显褥更翔实鼹， 相应的工具也聪加成熟。许多商品化软件多是同时支持两个标准。 。2 。4p d m 与m r p 豹功缝渗透 一方面，p d m 和m r p 分别服务于工程设计和生产制造。p d m 系统源于 c a d c a m 应弱与工程设计豹需要，霞戬它管理鳃重点为工程猿憨。蔼黼系 统源于制造业的经营与生产活动的管理，包括经营、生产、物料需求计划与 裁造资源计菇静管理。薅者斡轿梁缓带为b o m 表。嚣嚣，二者之闯遥过稽互 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 集成，互为补充，构成完整的企业信息系统。另一方面，二者之间又相互渗 透。p d m 厂商首先将工程b o m 与制造b o m 统一于p d m 系统中进行管理，同时 将经营计划、生产计划集成于p d m 系统中，而m r p 系统也在设法将p d m 的功 能归入其中。 1 3 课题来源 课题来源于某船厂的委托项目中f h j 产品为对象船舶产品建造壳舾涂一 体化生产设计。此项目要求按产品导向型造船模式，实质就是从船体、舾装、 涂装一体化按区域对产品作业任务进行分解和组合，并按区域划分各类作业 任务，形成船体以分段、舾装以托盘( 单元) 作为组织生产设计的基本作业 单元进行船舶生产设计。作者所承担的课题部分实际上就是建立船厂的船研 所计算机辅助管理系统，基于c s 模式实现生产设计计划、图档管理、人员 管理、编码管理为一体的船舶生产设计集成信息系统。 1 4 论文工作内容 本论文的工作内容是根据某船厂的需要，初步建立一个基于c s 模式的 造船生产设计p d m ，实现计算机辅助信息管理。论文的内容主要包括以下几 个方面： 1 熟悉r a t i o n a lr o s e 建模软件，并通过该软件对要建立的船舶生产设 计p d m 系统建模。 2 对船舶生产设计p d m 系统权限设定模块进行设计，使不同的用户进入 系统时激活不同的功能菜单。 3 对船舶生产设计p d m 系统图档管理模块进行设计，对符合d w g 文件格 式的图档统一进行管理。 4 对船舶生产设计项目进度管理模块进行设计，从而使管理者了解项目 的进度安排，并随时掌握各专业进度进展情况。 0 哈尔滨j 二程大学硕十学位论文 第2 章p d m 系统r a t io n a i r o s e 建模 2 ，1r a t i o t q a lr o s e 筒介 2 1 1 面向对象机制和可视化建模 2 。1 。1 。2 嚣向对象觐制 面向对象机制是针对软件工程早期的结构化编程而言的，是一种观察应 蠲程序熊方式，蒯用殛囱对象数方法，把应磺程序分解残诲多小块( 或对蒙) ， 这些对象是相互独立的，然后缀合这些对象，建立应用程序，它的一个主要 往点裁建霹以次蛙豹建立缓传，反复使蠲。嚣良对象豹基本簇澍畜包装、 继承、多态。 包装是掺褥信息与处理僖患静功& 缝合怒豢，鏊藤褥其包装成对象，另 一种理解包装的方法就是把应用程序分解成较小的功能组件。包装能将对系 统改变的影确隈嚣l 在对象静蕊鬻内，与包装类像豹概念蹩信惠隐藏，帮不惫 外部照示对象细节的功能。 继承是面淹对象视制借用了自然界中继承的概念，正如哺虢动物猫狗等， 它们有一些共j 矬，如毛发、恒温、哺乳，用面向对象术语来描述哺乳动物对 象，就是把猫狗等的一些共性擒取出来，抽象成为各种哺乳动物的父炎，而 子类除了共性特定外，还有自撼的特性，如猫能捉老鼠，狗能蓊家。 多态是多种不同形式、阶段或类型发生的潦，表示特定功能有多种形式 或实现方法。 包装、继承、多态最明显的好处在于这样开发的应用程序易于维护。 2 。 ， ，2 霹视绽建摸 把用户的业务需求映射成开发小组能理解的要求，最终利用这些需求产 生找秘。逶过鬻求产生代鼹，可以搽诞饯玛满足霉求，这令过疆穆为建模。 而可视化建模魁将模型中的信息用标准图形元綮直观地显示。 2 。 。2u m l 嘏圈篙介 哈尔滨上程大学硕士学位论文 统一建模语言( u n if ie dm o d e l i n gl a n g u a g e 或u m l ) 是一种通用的建模 语言，它可以用于确定、展示和记录软件系统，统一建模语言中的图形标记， 尤其适用于面向对象的软件设计，它是在三种著名的面向对象建模方法 b o o c h 方法、o m t 方法和o o s e 方法的基础h ，吸取了面向对象技术领域中其 他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，它定义的五类模型图如下： 1 u s e c a s e 视图：显示案例和角色的交互，体现系统的总体功能。 2 静态视图：包括类图、对象图和包图。类图用于定义系统中的类以及 类之间的关系；对象是类的实例；包由类或包构成，包图显示包之间的关系。 3 ，行为视图：有状态图和活动图两种。状态图描述对象可能的状态以及 发生状态转变的条件；活动图演示系统的功能流，比如显示一个使用案例的 事件流，包括工作流从哪里开始，到哪里结束，有哪些活动以及活动的先后 顺序。 4 交互图：描述对象之间的交互关系，有顺序图和协作图两种。 5 实现图：有构件图和配置图。构件图显示模型的物理视图，也显示系 统软件组件及相互关系“；配置图显示网络的物理布局和各组件的位置以及 反映过程在不同处理器上的分配情况，是执行所设计的系统依赖的硬件平台 ? 一 o 2 1 3r a t i o n a i r o s e 简介 r a t i o n a lr o s e 是u m l 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，在目前的面向对象分析、建模、设计与工 具市场上起着主导作用“。它提供了一套满足c l i e n t s e r v e r 、企业分布和 实时系统环境需求的解决方案。它充分支持u m l ，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 哈尔滨工程大学硕士学位论文 型的产生和析取的双向过程，从1 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，完成概念验讧e ；在构造阶段创建组 件，理清组件的相关性，然后开始设计程序代码。利用r a t i o n a lr o s e 模型 可以更方便地捕获设计缺陷，从而降低项目丌发风险。r a t i o n a lr o s e 有四 个视图，即u s e c a s e 视图、l o g i c a 视剧、c o m p o n e n t 视图和d e p l o y m e n t 视图。 u s e c a s e 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。 l o g i c a l 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。 c o m p o n e n t 视图主要描述系统在运行环境中的组织形式。 d e p l o y m e n t 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 1 4r a t i o n a l r o s e 的建模过程 统一建模方法由用例( u s ec a s e ) 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具体步骤如下： 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。其中业务用例或使用案例演示了角 色如何使用系统。通过使用案例观察系统，能够将系统实现和系统目标分开， 有助于丌发人员了解最重要的部分一满足用户的需求和期望，而不会沉浸于 细节。将项目分解成使用案例是面向对象的过程而不是面向实现的过程，因 此不同于传统的功能分解法，同时使用案例图是系统的高级视图。 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 哈尔滨t 程大学硕士学位论文 到系统分析包和类，数据抽象得到分析类及其相互之问的关系。类是包装信 息和行为的项目。习惯上，我们把系统的信息放在数据库一方，行为放在应 用程序一乃，将信息和影响信息的行为连接在一起，包装成类。在分析阶段 除了创建类图外，还要创建序列图和协作图来详细显示使用案例的流程。序 列图按照时间顺序显示信息流，直观易懂：协作图也用来显示信息流，不按 照时间顺序，它主要显示对象间的关系和对象之间的消息，通过协作图，系 统设计人员能看出哪个对象需要直接通信。 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。关系是类之间的词法连接，使一个类了解另一个类的属性、操作和关 系，类之间可以建立五种关系：关联、依赖性、累积、实现关系和一般化。 当两个类是关联关系时，每个类可以向序列图和协作图中的另一个类发消息， 关联町以是单向的也可以是双向的。依赖性的关系则是单向的，显示一个类 依赖于另一个类的定义。累积关系是强关联，是整体和个体间的关系。实现 关系是显示类与接口、包与接口、组件与接口和用例与用例之间的关系。 4 实现阶段：编码实现设计，并进行单元测试、集成测试。生成代码的 基本步骤有六步：检查模型、创建组件、将类映射到组件、设置代码生成属 性、选择类和包并生成代码。 2 2p d m 系统的r a t i o n a i r o s e 建模 2 2 1 船厂生产设计p d m 系统概述 22 1 1 c s 模式船舶生产设计p d m 系统的构建 p d m ( 产品数据管理) 是一种在数据库基础上发展起来的新型的管理企业 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p d m 是 船舶产品详细设计从开始到结束整个周期中，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，某船厂船研所计算机管理系统原则上可 以分为两大子系统，一为数据读取子系统，二为数据处理和输出子系统。从 功能模块上分基本上可以分为几个基本模块，如行政管理、成本管理、项目 哈尔滨上程人学硕士学位论文 动态管理、技术基础管理等、工作流程管理、产品配置管理等“。 考虑到造船企业都有局域网环境，放本船舶生产设计p d m 系统基于 c i i e n t s e r v e r ( 客户器服务器) 模式构建，其层次结构如图2 1 所示，其 中的关系型数据库是p d m 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 o r a c 。e 8 1 7 0 0 版本。整个p d m 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w i n d o w s2 0 0 0s e v e r 操作系统，客户端安装 w i n d o w s2 0 0 0 操作系统。 图2 1c s 模式p d m 系统层次结构 2 2 1 1 船厂p d m 的结构及功能简介 对于某船厂生产设计p d m 系统的开发，就是把单船船舶生产设计看成一 个项目，把各科室人员看成一个相互协作的技术团队，建立一个以o r a c l e 为数据库平台，基于c s 局域网模式，集成各种应用程序的一个理想平台。 开发过程首先要建立相应框图，通过驱动c a d 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 p d m 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 2 所示，实现对图文表档 嗡尔滨上瓣大学硕卡 学位论= 空= 的统一管理。 系统管理人瑟对各级久员静衩隈遂行管理，链各缀不同翊户，逶过密码 设定，激活0 i 同的功能菜单。明确每项任务的执行、审核和报告人员。 对于一个薪瀚项西，其遵瘦管理遥道绘铺总体进度曹特图戬及细纯静各 个专业进度图，使相关人员能了解自己承担的任务进展情况以及自己承担的 任务对总个项目的影晌。 图档管理也是p d m 系统必备的功能。对于各种c a d 软件，能有统一的数 据接口，不同的稍户对于不同的阁裆有不同的权限，实现图档操作。 项目 a 撵取验壹谤澍菱 图2 2 模块图 2 2 2p d m 系统的r a t i o r l 8 ir o s e 建模 2 。2 + 2 。 建立系绫戆用捌( 瞄e 馘s e ) 圈 系统的用例圈用来显示系统中的使用案例与角色及其相互关系，用例是 蓑统提供戆毫级榛头，焦瞧是与爨建系统交互的对象。菜艇厂躲麓生产设计 p d m 系统根据用户的需求，所创建的使用案例图如图2 3 所示。 本铡p d m 系统豹饺爨粲镶经遥撞象橇褥有莲文耧管毽、编褥黪理、人员 管理、权限管理及进度管理，这个阶段最主要的任务是分析提取用例，并且 ijj ：i 士臣：i2 生i 童1 2 ； 对用例做进一步的抽象。 ou 目文档首理n 夕进匿管理 o 名、之 人员首理编码管理 权 管理 图2 3 系统使用案例图 图2 3 的使用案例中，人状的图形代表角色即任务执行者，椭圆代表用 例，即系统要实现的功能，箭头把执行者和使用案例连接起来。使用案例图 是系统的高层次视图，小组成员通过使用案例视图了解各个模块的功能。通 过与客户沟通，确定了这样的使用案例图，同时也就确定了系统范围