（计算机应用技术专业论文）船舶设计工程图无纸档案系统的设计与实现.pdf

华中师范大学硬士学位论文 摘要 本文针对7 0 1 研究所现有的图纸资料人工管理模式与先进的c a d 技术 的不相适应，提出了工程图无纸档案系统的设想，并从现实情况和将来可能 的技术进步出发，全面地介绍了该系统的设计方案和实现方法。 该系统通过对档案媒体的深入分析，提出了主档案、辅档案分离的思想， 将电子图和纸介质图统一到同一水平上来，从而使该系统建立r 完整的档案 库：通过合理地选择档案媒体，使用幻灯库实现了快速浏览和资源共享；采 用主档案屏蔽技术，有效地保证了档案资料的真实性和安全性；通过剖析辅 档案的内部结构，有效地将附加信息加载到辅档案中，为自动检索和档案数 据库的自修复提供了支持；在档案目录结构方面提出了规范化方案：在档案 文件名方面提出了3 0 进制命名方案，解决了文件名长度限制的矛盾；并时 图档浏览器的具体实现作了较详尽的阐述。 该系统是结合7 0 1 研究所的实际情况而开发的，因为它所使用的软硬件 平台与国内许多设计部门的现状相一致所以该系统还可广泛地应用于机 械、电予、化工、建筑、铁路、公路、纺织、航空等多个领域。 关键词： 工程图，无纸档案，主档案屏蔽技术，档案目录结构，图档浏览器 信息安全 华中师范大学硬士学位论文 a b s t r a c t i na c c o r d a n c ew i t ht h em a n u a l p a t t e r n e dm a n a g e m e t i to fd r a w i n gm a t e r i a l w h i c hi su n s u i t e dt ot h ea d v a n c e dc a dt e c h n o l o g yi nn o 7 0 1i n s t i t u t e 。t h i st h e s i s r a i s e da d e s i g no f ap a p e r l e s sa r c h i v es y s t e mo f e n g i n e e r i n gd r a w i n g ( p a s e d ) f r o mt h ea c t u a ls i t u a t i o na n dal o n g t r e mp o i n to fv i e w , t h i st h e s i st h o r o u g h l y i n t r o d u e e dt h es t r u c t u r ea n dt h er e a l i z i n gw a yo f t h i sa r c h i v es y s t e m a f t e rd e e p l ya n a l y s i n gt h ea r c h i v em d i a , t h i st h e s i sp u tf o r w a r dam e t h o do f s e p a r a t i o no fm a i na r c h i v ea n da u x i l i a r ya r c h i v ef o rt h es y s t e m ；i tm a d et h e e l e c t r o n i c a ld r a w i n ga n dp a p e r - b a s e dd r a w i n gb eo nas a m el e v e l ，i ns u c haw a y , i te s t a b l i s h e da ni n t e g r a t e de l e c t r o n i c a la r c h i v eb a n k ，a c h i e v e dq u i c kb r o w s i n g a n dr e s o u r c es h a r i n g ；b yu s i n gt h em a i na r c h i v eh i d d e nt e c h n o l o g y , i te f f e c t i v l y e n s u r e dt h ea u t h e n t i c i t ya n ds a f e t yo ft h ee l e c t r o n i c a ia r c h i v eb ya n a l y s i n gt h e s t r u c t u r eo ft h ea u x i l i a r ya r c h i v ef i l e s , t h i ss y s t e me f f e e t i v l yl o a d e dt h ea d d i t i o n a l i n f o r m a t i o ni n t ot h ea u x i l i a r ya r c h i v e t os u p p o r ta u t o s e a r c h i n ga n dd m a b a s e s e l f - r e c o v e r i n g ；a b o u tt h ea r c h i v ec a t a l o g u es t r u c t u r e , t h i ss y s t e mp u tf o r w a r da s t a n d a r d i s i n gs o l u t i o n ；a b o u tt h ef i l en a m i n gi tr a i s e d3 0 - g r a d e ds o l u t i o n ，w h i c h r e s o l v e dt h ec o n f l i c t i o no fl e n g t hl i m i to ff i l en a m e ：a n di te x p l a i n e dt h e r e a l i z a t i o no f t h ed r a w i n gb r o w s e ri nd e t a i l t h i sa r c h i v es y s t e mw a sd e v e l o p e db a s e do nt h ea c t u a ls i t u a t i o no fn o7 0 1 i n s t i t u t ei t si,becauses o f h , v a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o t i l la lea ss a m ea st h o s enm a n y o fo t h e rd e s i g n i n gd e p a r t m e n t ，t h i sa r c h i v es y s t e mc a na l s ob ea p p l i e di nt h ea r e a s u c ha sm a c h i n e r y , e l e c t r o n i c s ，c h e m i c s ，c o n s t r u c t u r e , r a i l w a y , h i g h w a y , t e x t i l e a n da v i a t i o ne t c k e y w o r d s ： e n g i n e e r i n gd r a w i n gp a p e f l e s sa r c h i v e ，m a i na r c h i v eh i d d e nt e c h n o l o g y , a r c h i v ec a t a l o g u es t r u c t u r e , d r a w i n gb r o w s e r , i n f o r m a t i ns a f e t y 华中师范大学硕士学位论文 1 1 问题的提出 第一章概述 我们7 0 1 研究所是从事船舶总体设计的科研院所。近几年来，随着c a d 技术的推广应用，我们在设计手段方面有了长足的进步，但从前一直沿用下 来的图纸资料的人工管理模式却越来越不能适应现代化设计的需要。随着产 品设计节奏的不断加快，这旧模式已明显地暴露出+ 一些难以克服的弊病。 现有的模式是，所有船舶产品的设计图纸及文件均以纸张的形式存放在 专门的梢案室，缚一件资料保存两套复制件，供技术人员查阅或借用。这种 档案管理模式的主要弊病有： 1 、查阅借用很不方便。 技术人员在遇到技术问题需要查阅有关图纸时必须专门去一趟档案室， 如需外借，还得填写借据；每个产品只有两套图纸存档，如遇多个技术人员 要借同一张图时，则显然不能同时满足。 为作出一个设计决策，往往要同时查阅许多不同专业的多张图纸，当一 个人借图量多到定程度或借出时间较长时，极易造成丢失。 2 、成本高，维护困难。 每件资料复制两套，显然纸张及设备消耗大( 有时还不能完全满足需 要) ，大量的图纸需要专门的地方存放，占地也很大，为完好地保存纸质资 料，还要购置除湿、防霉等设备，另外还要定期检查。 3 、人1 j 检索效率低。 目前采用的是翻阅图纸目录或图纸卡片的方法来查找所需图纸，对于熟 悉产品具体内容的人来说，费一点工夫基本上可以找到所需图纸，但对不熟 悉的人来说，则很可能找不到。 华中师范大学硕士学位论文 现在，网络查询已成为一种趋势，网络时代的到来及计算机辅助设计的 不断深化，为我们船舶设计的无纸档案系统提供了可能性。该系统的工作模 式是这样的：一名设计人员坐在自己的终端微机面前，用制图软件( 如 a u t o c a d 或其它软件) 进行某零件设计，当他需要查阅有关资料时，可利 用档案浏览软件浏览网络服务器内的有关电子资料，并直接获取其需要的信 息( 如图纸原理、零件装配关系、各部件尺寸等) ，从而为他的设计决策提 供帮助。 无纸档案系统的实现无疑将给设计人员提供极大的方便，既提高了效率 又降低了成本。 1 2 国内外发展状况 c a d d s 5 ( c o m p u t e r a i d e dd e s i g na n d d e v e l o p m e n ts y s t e m5 ) 是世界上 著名的c a d c a m 软件商之一美国c v 公司占主导地位的产品，运行在 计算机工作站( w o r k s t a t i o n ) 。它包括机械设计、分析加工、土木建筑、化 工管道、钢结构及机电一体化等应用领域，为机械c a d c a m 用户提供参 数化设计、混合造型、m m b s 曲面设计、并行装配、全套工程分析、工程 详图设计等功能。该系统除了在工程设计方面具有强大的建模和分析功能之 外，在模型管理、零部件装配管理和图档管理方面采用分层管理模式和利用 o s 2 操作系统有效的访问控制，使c a d d s 5 真正成为多用户并行装配软件。 该系统的e p d ( 电子化产品定义) 设计方法从某种意义上讲，代表了 c a d c a m 行业的发展方向，e p d 设计方法是将。+ 个新产品从概念设计到制 造成最终产品的整个过程，在计算机上用统一的数字和图形模型给予全面的 描述。所有相关的设计部门及设计者、组织管理部门和最终的生产者，即使 这些部门工作在不同的地域，都能够依据自身的权限对同一产品的计算机化 华中师范大学硕士学位论文 模型进行并行的设计、修改和验证工作。由于真正实现了并行设计和装配， 使得各设计小组之间、小组各成员之间实现了实时的信息交换，从而极大地 提高了设计精度和减少了由于协调沟通不够而造成的不必要的修改和返工。 在圃内船舶设计行业，个别单位的个别部门，购置了较高档的计算机工 作站，并配置了功能强大的船舶设计制造软件c a d d s 5 ，具备了较完善的 工程图档案系统。但是绝大多数从事船舶设计的单位还不具备使用这种高档 设备的条件，如本单位采用的就是中档微机上配置a u t o c a d 绘图软件的办 法。另一方面，c a d d s 5 系统是个三维设计系统，起点较高，对二二维设 计的支持较弱，尤其在二维图纸复用方面末作考虑，所以对本单位软硬件现 状来说，不是很现实的选择。 p d m ( 产品数据管理) 是近年来发展起来的管理概念，它是在管理 c a d c a m 系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件，它管理的是产 品整个生命周期内的全部数据。工程技术人员根据市场需求设计的产品图纸 和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分。p d m 系统除了要管理上述 数据外，还要对相关的市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程， 用户说明及售后服务数据进行统一有效的管理。 由于企业技术环境、管理水平、企业文化等方面的差异，每个企业的p d m 实施过程都会不同。只有对企业的计算机环境、企业过程以及p d m 的总体 目标有了充分的理解后，全面地分析企业对p d m 产品的详细需求，才能选 出最适合本企业发展的p d m 产品和解决方案。目前国际主流的p d m 产品 有u g 的i m a n ，s d r c 的m e t a p h a s e 等软件，国内的p d m 产品有高华p d m 、 华中p d m 、托普p d m 等。 由于p d m 针对性很强，所以现有的p d m 产品中尚没有很适合于本单 位具体情况的p d m 系统，另外p d m 系统价格不菲，使其在本单位应用的 可行性不大。 华中师范大学硕士学位论文 “清华图纸自动输入及管理系统t h d a i m s ”，它是一个面向图纸复用 和图纸档案管理的软件产品，该系统利用图纸扫描仪将图纸录入计算机，显 示在屏幕上，由设计人员在光栅图或矢量图上进行再设计。使用该系统的图 档管理模块，可建立电子科技档案，实现存档、查询、调档、显示、修改、 出图一体化。 该系统功能较全面，但也存在不足： l 、系统开发较早，与操作系统的兼容性不够理想。 2 、自成系统，并采用自定义文件格式，虽然也支持几种交换文件格式， 但与其它软件进行通讯时，需要进行格式转换。 3 、矢量图和光栅图均可编辑，则档案正确性( 即不被意外改写) 存在 一定风险。 上述三种与工程图档案管理有关的软件系统都有各自的特点和优越性， 但结合本单位的实际情况还不是很适合的解决方案，所以我们从具体情况出 发，开发了一个更加适合于7 0 1 所设计现状的简单实用的工程图无纸档案系 统。 4 华中师范大学硕士学位论文 第二章系统的设计思想 为了消除现有图纸资料管理模式中存在的固有弊病( 而这些弊病又恰恰 是阻碍船舶设计的生产力发展的) ，我们需要一个全新的档案资料管理系统 工程图无纸档案系统。该系统对本单位所有船舶设计工程图实施电子化 管理，用电子档案代替图纸档案，用上网自动查阅代替人工查询和借阅，用 操作系统的文件功能实现信息资源共享，从而使工程技术人员告别纸介质图 纸，永久性地摆脱1 日有档案模式列我们发展设计生产力的束缚，为今后全面 实现电子化企业管理打下基础。 2 1 模块的划分 本无纸档案系统的结构设计是从操作使用的角度出发的。该系统在实际 应用中由三个环节建档、维护管理和使用组成。 建档指的是将各种有用的资料输入计算机，形成可供查看的电子资料 库，以及不断地用新的资料充实和更新已有的资料库；维护管理指的是将火 量零散的电子资料组成一个有序的资料库，并保证整个无纸档案系统正常地 有序地工作，为技术人员提供一个可靠的、方便的信息环境；使用则是指一 般技术人员利用本系统来查阅电子资料，获得有关技术信息。 与实际应用的三个环节相对应，本无纸档案系统被设计成由三个相对独 立而又彼此联系的模块档案制作模块、档案管理模块和档案浏览模块组 成。 我们说这三个模块相对独立，主要是因为它们完成的功能和使用对象相 对独立。其中制作模块的主要功能是将电子图( d w g 文件) 和纸介质图处 理成可供电子查阅的一种或多种媒体形式的电子档案文件，并将图形以外的 有用信息附加在电子档案文件中，这一模块主要由档案收录员来使用；管理 华中师范大学硕士学位论文 模块完成的任务主要有档案目录结构的规范化，档案文件名的规范化，档案 媒体标准化，建立图档数据库，不同档案媒体之间内容一致性的控制，安全 控制等，该模块则由档案管理员来使用；浏览模块的功能主要是检索档案文 件，并浏览档案内容，获得有关信息，其中检索过程既可以是手动检索，也 可以是自动检索，该模块则由一般技术人员使用。 图l系统模块划分示意图 控制 录 华中师范大学硕士学位论文 这三种用户中，只有档案管理员是本系统唯一的特权用户，他拥有对档 案系统的最高控制权，掌握着系统的核心部分。档案收录员实际上也承担着 部分维护工作，他拥有对档案的部分删改权，但没有对整个系统的控制权， 是系统的次级用户；一般技术人员则是本系统的低级用户，仅拥有最基本的 访问权列目权和读权。 三个模块又是相互联系的。制作模块的具体实现决定了浏览模块的实现 方式，浏览模块的界面需要，又对制作手法提出了具体要求，管理模块中对 档案结构、文件取名和档案媒体的规范化控制直接决定了制作模块的运行结 果，和影响了浏览的效率。 整个无纸档案系统的结构及各组成部分之间的关系如图1 所示。 2 2 旧有档案模式弊端的消除 第一章中提到的现有档案模式中存在的固有弊病，在无纸档案系统中是 通过以下方式得以解决的。 l 、查阅不方便问题 该问题主要是由档案的载体决定的。旧模式中，所有工程图档案都以纸 张为介质，集中存放，工程技术人员需要获得其中信息时，就不得不到档案 存放处去借阙，而图纸的份数毕竟是有限的，所以当多入同时要借阅同一张 图时，必然存在冲突，而本系统将所有工程图均以电子文件形式集中存放于 文件服务器磁盘中，任何合法用户都可以在任何终端机上通过网络来实现对 档案文件的访问，n o v e l l 网络操作系统允许多用户同时访问同一档案文 件，所以，用户可以足不出户地任意查阅他有权查阅的工程图档案，而不存 在任何冲突和不便。 在本系统开发之前，我们单位已经建立了一定规模的电子档案，全部以 d w g 文件形式保存，实质上，这些档案就是工程技术人员利用a u t o c a d 华中师范大学硕士学位论文 软件绘制出来的，但由于a u t o c a d 普及程度不够，还有相当一部分图纸是 用手工绘制的，另外还有更多的有价值的图纸是在普及a u t o c a d 之前手绘 的，而现有的电子档案无法有效地将这些手绘图纳入其中，因此，实际使用 时，这些不完备的电子档案仍不能很好地解决查阅不方便的问题。 本系统通过科学地选择档案媒体，有效地打破了电子图与手绘图之间的 界限，把两种图均转换成统一的档案形式，使用户能借助n o v e l l 网络全 面地获得所需信息，从而真正实现了网络查询。 2 、检索效率低 由于旧模式中检索是通过翻阅产品图纸且录或( 更落后地) 翻查图纸入 库登记卡片来完成的，效率自然提不高，尤其是当产品数量越来越多时，该 问题就更加凸显。 本无纸档案系统通过电子档案目录规范化、档案文件名规范化和网络的 优势，使在终端机上手动查询的效率明显高于旧模式的手动查询。另外，本 系统在继承了手动查询这一最直观的查询方式外，还利用a u t o c a d 对s q l 语言和数据库的支持，实现了自动检索，使网络查询更加高效。 3 、占地大、投入人力多、成本高 这个弊端也是由旧模式的档案的载体所直接决定的。本无纸档案系统有 完善的电子文档系统，可完全满足所有工程图的电子查阅，因此，可将原来 供技术人员查阅用的两套蓝图抛弃掉。但原有的一套底图仍有保留的必要， 一方面用来晒制发往工厂的蓝图，另一方面可作为电子档案的硬备份。 这样一来，原用于存放两套蓝图和一套底图的房间，现在只需要存放一 套底图，所占用的场地缩小为原来的l 3 ，那么，用来维护这些图纸资料的 除湿、放霉、通风等设备也可相应减小投资。 由于可以完全避免对纸介质图的借阅，为设计人员提供借阅服务的人员 可大大削减。 华中师范大学硕士学位论文 4 、情报安全存在隐患 在本系统之前的电子档案存在一定的安全隐患，并造成过损失，这是由 于直接使用电子图而造成的。本无纸档案系统采用主档案屏蔽技术，把存在 安全隐患的主档案对一般用户屏蔽起来，而把不存在隐患的辅档案对用户开 放，允许用户访问，这样就有效地解决了安全问题。 2 3 主要技术指标 1 、平台 开发一个系统首先要考虑该系统将在何种软硬件平台上使用，平台选择 是否合适将直接影响到这个系统能否真正付诸使用，因此，本无纸档案系统 的平台应与本单位现行设计用平台相一致，至少是相匹配。 由于本单位现有的软硬件设备参差不齐，平台性能有高有低，为r 充分 发挥现有硬件设备的作用，本系统应能在这些平台上正常运行，更要适应今 后可能的平台升级。 2 、支持多种媒体档案 工程图资料的来源有两种一电子图和纸介质图，这两种资料都很重 要，从数餐= 上看也都非常多，不容忽视。因此本系统应能同时支持这两种资 料媒体。 3 、检索方式的可选性 检索过程就是一个查找匹配的过程，自动检索和手动检索各有优缺点， 有各自的适用场合。当目标较明确时，手动检索操作简单，运用自如，不需 要搜遍整个资料库；当目礼、4 i 明确或合适的目标有很多时，自动检索则能人 显神威，一个不漏地将所有匹配目标搜寻出来。所以本系统对两种检索彤式 应同时支持。 4 、f 1 录结构的规范化和简明。陆 华中师范夫学硕士学位论文 由于要支持手动检索，并要提高系统的易维护性，系统目录结构应设计 得简明扼要，通俗易懂。 5 、档案文件名的规范化和简明性 文件名的规范化一方面有利于档案的取名和管理，另一方面有利于检 索，尤其有利于手动检索。 6 、友好的浏览界面，快速的图形再现 浏览模块是整个系统中使用最频繁也是最能体现系统效率的部分，如果 浏览的界面不够友好，或图形再现速度不理想，那么用户在使用时会觉得不 方便，容易产生疲劳和厌倦，从而产生抵触心理。所以这个指标将直接影响 到整个系统的生命力。 7 、支持多文件浏览 在进行船舶设计时，设计师所需要的信息是多方面的，为作出一个设计 决策，他需要同时参考多份图纸，因此对多文件浏览的支持也是影响整个系 统使用效率的一个方面。否则，每次只能浏览张图，那么在图与图之间切 换时的复杂操作和等待同样是令人焦虑的。 8 、支持图纸测量 大家知道，工程技术人员在设计中翻看图纸时，除了用限看以外，还要 用尺量，以获得图面上隐含的信息，所以测量功能与测览同样必不可少。 9 、档案的共享性 本单位用于殴计的微机有几十台，不可能在每台机器里都装一套档案文 件。所以只有在文件服务器上存储一套档案，给大家共享。那么，就要求本 系统应支持档案文件的共享，而不应有什么限制。 l o 、档案真实性和安全性 电子档案作为设计中重要的参考资料，其内容不容许被篡改，h 有当档 案中确定存在错误时，才允许用已改i f 的版木替代有错的版率，档案注销也 华中师范大学硕士学位论文 只有当其不再具有参考价值时，才能实_ 旖。另外，设计资料外流也是绝对不 允许的。 1 1 、系统的可修复性 任何系统都不可能尽善尽美，都存在着一定的缺陷，会发生一些故障， 尽管故障不可完全避免，但我们还是可以对故障的后果加以控制，这里的系 统可修复性就是指当故障发生时，可以通过修复机制使系统恢复正常，继续 工作。 华中师范大学硬士学位论文 3 1 平台的选择 第三章系统的设计与分析 平台的选择要从实际出发，兼顾实用性和先进性。 本单位现有硬件配置是在星形拓扑结构的1 0 0 m 网上安装n o v e l l41 操作系统，服务器为一台l i p 部门级文件服务器，支持双硬盘镜像备份，与 服务器相连的是近七十台不同档次的p c 机，这些p c 机中有二十多台p i i 兼容机，二十多台5 8 6 兼容机和十多台4 8 6 兼容机。这些机器在硬件水平上 虽然参差不齐，但各自都相应发挥着不同的作用。由于资金上的原因，在短 期内还不可能统一到同一硬件水平。 与绝大多数从事工程设计单位一样，我们采用的设计软件是a u t o c a d 。 a u t o c a d 是世界第四大p c 软件公司a u t o d e s k 公司的主导产品，a u t o c a d 是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。 a u t o c a d 有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标 注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。a u t o c a d 提供a u t o l i s p 、 a d s 、a r x 作为二次开发的工具，为软件开发人员在a u t o c a d 基础上开发 符合实际应用的软件提供了非常完善和灵活的平台。 随着操作系统的不断进步，a u t o c a d 版本更新也是非常及时的，微机 上流行的操作系统从d o s 3x 、d o s 6 x 发展到w i n 3 x 、w i n 9 x ，a u t o c a d 也相应推出了r 1 0 、r il 、r 1 2 、r 1 2 w i n 、r 1 3 w i n 9 x 、r 1 4 w i n 9 x 等，其 功能也不断地得到完善和增强，为用户提供的二次开发手段也越来越灵活， 且a u t o c a d 良好的向上兼容性使开发人员在低版本环境中开发出来的软件 。，以很方便地移植到高版本环境中，而不需要作过多的修改。所以，我们继 续使用a u t o c a d 作为首要的设计软件和开发平台，将具有很好的应用前景。 1 2 华中师范大学硕士学位论文 由于现有硬件上的多层次，致使不同p c 机上安装的a u t o c a d 版本也 不一样，从低到高依次为a u t o c a dr 1 2 d o s ，a u t o c a dr 1 2 w i n 3 x ， a u t o c a dr 1 4 w i n 9 x 。为了充分利用现有的软硬件资源，我们决定以现有 网络和5 8 6 兼容机为基本硬件平台，以a u t o c a dr 1 2 d o s 为基本软件平 台，利用a u t o c a dr 1 2 二次开发工具所支持的图形用户界面g u i 来模拟目 前最流行和最受欢迎的窗口技术开发一个实用的无纸档案系统。 在这种基础上开发出来的系统将具有向上兼容的特性，随着硬件和软件 支撑平台的提高，系统不仅不需要升级，而且将随着平台一道提高性能。本 系统是在a u t o c a d 环境下( d o s 版或w i n d o w s 版均可) 运行的，所以只 要a u t o c a d 能运行，本系统就能运行，从某种意义上可以说本系统是与硬 件无关的。 3 2 档案媒体的选择 船舶设计的工程图电子档案储存的是已完成设计的产品的图纸。它的主 要作用是记录产品设计中的技术成果，为后来的设计提供参考和借鉴。自从 本单位推广使用a u t o c a d 这一电子绘图工具以来，我们的工程技术人员在 5 年时间里已绘制了一大批产品电子图，并且将这些电子图完整地保存了下 来，这是一笔宝贵的档案财富。 但是无纸档案系统并没有直接采用这些电子图作为档案媒体，主要出于 查阅便利和安全性等几个方面的考虑。首先让我们来分析一下船舶设计用的 档案应该具备哪些性质。 1 、信息完整性 一条船的全部设计图纸对这条船来说应该包含了完整的信息，即图纸的 全部内容就唯一地确定了一条船的设计状况，为了给档案查询者一个完整的 船的设计参考，电子档案就应该包含全部的设计图纸，不论档案的原始图形 华中师范大学硕士学位论文 是用计算机制作的还是手工绘制的，都应该在电子档案中可以查阅，反之， 如果一条船的部分图纸资料还是要到资料馆去才能查到的话，那么这个电子 档案系统的效率将太打折扣。 2 、资料真实性 作为一种技术参考，电子档案的内容应具有高度的真实性，即档案的内 容应如实地反映当时设计的技术状态，不能随意更改。如果档案有被意外修 改的可能性，而这种改动又无法控制，那么意外改动过的图纸如果用来作为 重要的设计依据的话，其造成的经济损失将无法估量。 例如，船上某大型设备的安装尺寸被意外修改了，但前后差异并不大， 因而其中存在的错误在设计阶段不易被察觉。船体结构强度计算时引用了错 误数据，计算结果同样也能通过强度校核。设备支座的设计也引用了错误数 据，但设计出的支座看上去也不会有什么问题。船厂严格按照图纸旆工，船 体结构和设备支座都加工得准确无误，问题仍未暴露。点到主船体己经合龙， 开始吊装设备时，这才发现设备和支座对不起来( 在进行船体施工时，往往 设备尚未到货) ，无法安装落座l 这个时候再作修改则返工量非常巨大。从 这个例子可以看出，档案资料的真实性非常重要。 3 、安全性 工程图纸资料与一般图书档案资料不一样，图书馆中的图书资料是向公 众开放的，一般人都可以合法地、不受约束地在图书馆中查阅任何他想要了 解的东西。而设计图纸则不同，它里面包含有很多不能向外界公开甚至不能 向内部人员公开的东西，尤其在市场竞争日趋激烈的今天，技术保密被视为 在竞争中保持不败的一个重要环节。近年来，各船舶设计部门之间的竞争越 来越激烈，很多船的项目一开始就公开招标，多家设计院所同时竞标，从开 标到截标这段时闻内各家在忙于方案设计的同时，还不停地通过各种渠道打 昕对手的工作进展和设计状态。谁具有雄厚的技术实力，同时又掌握了对手 4 华中师范大学硕士学位论文 的情况，谁就能在竞争中争取主动。所以，技术保密对提高胜算也是非常重 要的。 4 、查询便利性 船舶设计是一个非常复杂的需要多专业密切配合的工程，即使开展某一 局部设计，往往也要先获得大量本专业和其他相关专业的技术信息。作出一 个准确的决策，需要和很多周边限制条件相适应，所以频繁地查阅有关图纸 资料是不可避免且有益的。为了节省时间和人力，应该科学地安排查询方式， 使设计师们能够高效地查到所需信息，而把主要精力放在设计决策上。 查询方式的好坏将直接影响到档案资料能否充分地发挥作阁。 有了这些对电子档案基本性质的分析，再让我们看看用a u t o c a d 产生 的d w g 文件能否满足要求。 首先，由于受实际应用情况的限制和一些简化处理的需要。并不是条 船的所有设计图纸都用a u t o c a d 来完成，基本上还存在5 的专用图纸是 用手工完成的。另外，除了专用图纸外，还有相当一部分是借用以前其他产 品设计中手工绘制的图纸，如果将这些手绘图纸都用a u t o c a d 在计算机上 重画一遍输入计算机，又显得没有太大必要。所以，手绘图纸在全船设计图 纸中还占有相当比重。仅将d w g 文件存入电子档案是不能给查询者提供完 整信息的，因而还需要采取扫描方式，将这些用到的手绘图纸输入到计算机 中，形成光栅文件，再将光栅图形矢量化成d x f 文件，再经由a u t o c a d 转换成d w g 文件做成电子档案，由于矢量化的效果不很理想，一方面失真 严重，另一方面产生的图形文件异常庞大，所以这部分档案的查阅价值远不 及d w g 文件好。 第二，由于d w g 文件不是一个通用格式文件，而是a u t o d e s k 公司软 件产品的专用格式文件，所以如果将d w g 文件直接供查阅，那么就只能用 a u t o c a d 来打开它。a u t o c a d 本身不能区分档案文件和非档案文件，并始 华中师范大学硕士学位论文 终保留着编辑和存盘功能，所以为了保护档案文件不被修改，应将档案目录 属性设为只读，但这样一来，a u t o c a d 在打开档案文件时，因无法在档案 目录下产生必要的临时文件，而导致出错。所以实际使用中很难杜绝d w g 档案文件的意外修改，档案的真实性就无法保证。 第三，a u t o c a d 既然能打开档案文件，就能将它另存为其他文件。而 d w g 文件具有比较紧凑的编码结构，一般的图形文件都不大，一张3 ” ( 2 h d ) 软磁盘就能拷贝一、二十张图纸，如果再采用压缩存储，则可达 到三十多张图纸，所以一旦d w g 档案全部开放，则这些可编辑、较有价值 的图档被非法复制的可能性就不能排除，而其造成的危害也非常大。 第四，d w g 是a u t o c a d 专用格式，对其他软件不兼容，而且该格式也 未公开，所以，还是不得不用a u t o c a d 来查看图形内容。遗憾的是，a u t o c a d 一直发展到今天的r 1 4 w i n 9 x 版本，仍然未能支持多文件操作，即同一时 刻只能打开一个文件，如果要查阅一下另一图形，则必须先结束对当前文件 的操作，这给资料查询带来极大的不便，很不符合人们查资料的习惯( 人们 习惯于多种资料放在一起同时参考) 。 基于以上几点分析可以看出，仅仅用d w g 文件作为档案文件是不够的， 为了克服这些缺点，我们采取多种档案格式并存的方式满足了实际需要。本 系统中采用的是图形文件、图片文件和幻灯文件三种格式并存、相互补充的 档案形式，其中幻灯文件是提供给技术人员进行浏览的唯一文件格式。 工程图是工程师的语言，工程师之间用图形或图像来进行技术协调是再 明了准确不过了，所以，用幻灯文件作为电子查阅的一种支持格式，很容易 被设计师们所接受。 幻灯文件作为d w g 文件的一种补充，带来了以下优点： 安全性好 有了幻灯影像供使用者查阅，那么包含相同设计信息的d w g 文件就可 1 6 华中师范大学硕士学位论文 以隐藏起来，禁止一般用户访问，从而使最有利用价值的d w g 文件得到了 保护，不会被非法复制。幻灯文件可编辑性差，且无法输出为硬拷贝，因而 即使被非法复制，也没有很大的利用价值。 档案真实性好 可编辑的d w g 文件对一般用户屏蔽，因而被查阅者非法修改的机会为 0 ，特权用户对这些文件的操作，大多数情况是拷贝到个人目录下，再进行 修改，对档案文件也不构成威胁。需要修改档案内容的情况极少，而这时的 修改性操作将引起操作员的足够重视，出错可能性极小。用户在查看幻灯图 像时，使用的是本无纸档案系统的专用浏览器，该浏览器仅提供浏览功能而 不设修改或存盘操作，所以用户没有修改档案内容的机会。 信息完整性好 除了d w g 文件可转化为幻灯文件外，纸介质图也可通过扫描仪输入计 算机，存盘为二值图片文件，并可利用本系统中的功能转化成幻灯文件，可 直接用浏览器查阅，所以多格式并存这一方式涵盖了所有图形文件和纸介质 图。 查阅很方便 档案浏览器被设计成多任务界面，即同时可打开多份档案，以备交叉参 考。这一方式非常符合人的查阅习惯，较好地满足了设计需要。由于原来的 纸介质图都可以转化成为幻灯文件，所以再也不需要去档案资料室借阅了。 3 3 图片文件格式的选择 纸介质图经扫描仪录入计算机后，数字化成位图，位图文件格式简单， 再现速度快，但突出的缺点是占用磁盘空间巨大，一张a 0 幅面的图纸如果 用3 0 0 d p i 的精度扫描，将需要1 6 m b 左右的磁盘空间来保存其二值图像， 一张26 g b 的光盘也只能存储1 6 0 张这样的图纸。如果不采用适当的处理 1 7 华中师范大学硕士学位论文 方法，这将成为纸介质图归入电子档案的一个瓶颈。针对这个问题，我们可 采用压缩存储的方法加以解决。 首先需要说明的是，我们所使用的工程图纸一般是通过晒图或复印得到 的，都是单色图，极少碰到彩色图，而我们所接触到的彩色图都是某些设备 供应商提供的设备安装示意图或设备电路、管系原理图，多少都带有广告的 性质，其供应的正式图纸仍是单色图纸。所以，这里我们仅针对单色图纸经 扫描产生的二值图像格式进行比较。 其次要考虑的是a u t o c a d 支持哪些图像格式。这个问题的答案随时问 的变化而变化，而且“支持”这个术语有多种解释，有些程序仅支持一给定 格式的输入，另外一些仅支持一给定格式的输出，还有有些程序可以忽略格 式的某些特征，可以限制某些能力。从纸介质图电子化的过程来看，我们仅 要求a u t o c a d 支持图像文件的输入，而并不关心其输出，但从图纸复用角 度看，相当一部分船用设备的外形图的扫描文件还是很有利用价值的。所以 a u t o c a d 对这些图像输出的支持也很重要。因此，输入和输出是必须兼顾 的两个环节。 从目前已渐趋流行的a u t o c a dr 1 4 版的功能看，其全面支持的图像文 件格式主要有p c x ，t i f f ，g i f 。本单位现有的工程图扫描设备是t r u s c a n 8 0 0 ，是目前较为先进的一款，它扫描所得到的图像以p c x 格式存储，如果 经由p h o t o s h o p 4 0 编辑，可轻易地转存为g i f 或t 下格式，因此从软硬件 支持角度看，这三种格式都是可行的，究竟哪一种最适合，先让我们来作一 个比较。 p c x 图像文件格式产生较早，它是z s o f f 公司为其软件产品p cp a i t b r u s h 着色程序开发的一种图像文件格式，很多图形应用程序都支持p c x 格式。 p c x 格式中保存有调色板信息，光栅图形数据用行程编码的方法进行压缩， 所以它的图像数据的长度是不固定的。p c x 图像格式有以下特点： 华中师范大学硕士学位论文 1 、固定的文件结构。它包含一固定长度的文件头标，后跟光栅图像数 据。 2 、软件支持范围广。很多图形应用程序都支持该格式，成为p c 环境 中的一种交换标准。 3 、适用与保存绘图软件生成的图像。 4 、虽然对图像进行编码，但不使用压缩比很高的算法( 这样解码比较 方便) ，它是许多方面的一种折衷方案。， 5 、它的行程编码压缩机制对扫描图像或视频图像效果较差。 g i f 文件格式是当前最受人们欢迎的图像文件格式之一，它由 c o m p u s e r v e 公司创建。以g i f 文件存在的图像体部分并不是简单的图像数 据，它是按一定格式编码的。g i f 图像文件格式有以下特点： 1 、使用范围。g i f 不是某一应用系统的基本图像格式，很多其他文件 格式可以转换为g i f 格式。 2 、使用顺序文件组织方式。g 狐是作为一种图像传输格式而不是图像 存储格式设计的，它使用一种顺序文件组织方式，相比之下，t i f f 是作为一种图像存储格式设计的，它使用随机组织方式。 3 、多幅图像保存功能。g i f 格式可以在一个文件中保存多幅图像。 4 、文字叠加功能。g i f 的扩充功能允许把文字叠i i i l i 图像上。 5 、支持交错图像生成。这种方式可阱使用户很快知道图像的大概轮廓， 以便用户决定是否需要当前显示的图像，适合于图像传输类应用。 在g i f 文件中使用的压缩技术为“串表压缩”( s t r i n g t a b e lc o m p r e s s i o n ) ， 这类压缩常被称为l z w 压缩，该方法有很多变种。l z w 压缩的基本思想 是：在压缩过程中保存一行程表，用记号( 或代码) 来替换行程，就像是在 行程压缩方法中一样，不过这里的串可以是变长的，从而可以有效地改变编 码器的性能。另外，由于该压缩方法所使用的建表方法，使得当压缩文件被 9 华中师范大学硕士学位论文 解码时，表可以被重建，而且不需要原始表。 l z w 压缩允许图像数据去定义要被使用的标记，因此，它对每一幅特 定的图像都选择较优的压缩手段，从某种程度上讲，它也是一种行程编码压 缩方法，只不过它最多可有4 0 9 6 种不同类型的字符串行程域，显然这样对 复杂图像进行压缩一定会取得较高的压缩比。 t i f f 是一种使用很广泛的图像文件格式，它是弹性的、可扩展的，能支 持各种专用特征和应用说明的信息，能用于各种机器环境。t i f f 图像文件 格式有以下特点： l 、支持多种压缩方法，灵活性好，适应范围广： 2 、可在一个文件中保存多幅图像； 3 、支持任何尺寸的图像( 单色的或最多可有2 4 位彩色) ； 4 、独立于计算机结构、操作系统和图形硬件。 t i f f 文件的缺点就是它的变种很多。有一百多种构造t i f f 文件的方法， t i f f 标准支持多种不同的图形压缩方法，图像数据的存储也有多种变化， 只要不违反t i f f 标准，任选项表内容很多。尽管如此，t i f f 仍是非常有用 的格式，它很适合于处理中等大小的图像的应用程序大多数桌面印刷软件 包都接收t i f f 文件来得到彩色或半色调灰度图像。t i f f 图像文件格式有一 个好处是不依赖于专用厂家的应用系统或专用计算机。t i f f 同样支持l z w 压缩方法，尤其对扫描产生的二值图像能得到比较满意的压缩效果。 可见，上述三种格式都支持二值图像，并支持一定的压缩存储。具体的 压缩效果见表】的实例比较( 表中所列数据为文件尺寸) 。 可见g i f 和t i f f 格式都有比较理想的压缩效果，且压缩率很接近。考 虑到g i f 本身是为图像传输格式设计的，t i f f 是为图像存储格式设计的， 且在实际应用中，在把g i f 图像插入到a u t o c a d 图中之前，需要进行反色 处理( 否则插入后为全黑图像) ，而t i f 图像不需要任何预处理：还考虑到 2 0 华中师范大学硕士学位论文 t i f f 独立于硬件这一特性，所以本系统采用t 球f 图像作为纸介质图的电子 档案文件格式。 表l 不同格式的压缩效果比较 位图 p c xg 球t i f f a 0 幅面样本l 1 5 m b1 0 0 3 k b5 7 3k b6 0 8 k b 样本2 1 53 m b1 1 4 3 k b5 9 4 k b6 1 2 k b a i 幅面样本1 56 m b4 7 5 k b2 1 2 k b2 2 7 k b 样本2 7 1 m b5 6 3 k b2 7 0 k b2 8 7 k b a 2 幅面样本l 2 _ 3m b2 0 6 k b8 2 k b9 3k b 样本2 27 m b1 9 7 k b9 7 k b1 0 9 k b a 3 幅面样本1 23 m b1 5 5 k b8 4 k b9 2 k b 样本2 l7 m b1 3 7 k b6 3k b6 9k b a 4 幅面样本1 l lm b7 7 k b3 8k b4 3k b 样本2 02 m b1 5 k b8k b8k b 3 4 主档案屏蔽技术 本系统将档案划分为主档案和辅档案两个部分。主档案是指反映设计成 果本来面貌的未经修饰的档案