基于OOAD的制造业PDM建模分析

  1 引言

    传统的机械CAD及PDM系统是面向过程的，采用的是结构化的程序设计方法，按功能划分模块。但是，由于系统的功能是最不稳定的因素，从而使得开发难度大、效率低、维护困难。此外，这种方法使得程序结构的实现与人们对客观世界的认识不相一致，未直接反映人们求解问题的方式和方法。

    面向对象程序设计是一种试图模仿人们建立现实世界模型的程序设计方法，它的着眼点是数据而不是功能。它的设计思路是从确定表征客观实体的对象开始，建立对象之间的层次结构，确定反映对象状态的属性及施加于这些属性之上的操作，对象之间通过消息互相作用和联系，从而形成软件结构。可见这种方式符合人们对客观世界的认识过程。按此方法开发PDM系统可克服传统PDM系统的一些缺陷。

    2 UML和OOAD

    随着面向对象技术的发展和人们对建模重要性的逐步认识，面向对象(Object一Oirented,00)的建模语言层出不穷。其中，统一建模语言(UnitedModelingLanguage,UML)是可以用于辅助设计任何00系统的建模工具，它融合了众多面向对象的建模语言的长处，其特点主要是:①UML是国际软件工业界广泛认可的标准，它统一了对象模型的标记和含义，使软件设计工具能发挥更大效用，使软件之间容易集成，使软件模块能更容易的被重新使用，特别能满足企业集成信息集成管理系统和动态多变的需求。从而可以实现以软件模块的动态重组，支持信息集成系统中企业模块的重组，并有效支持企业软件系统的集成。OUML取长补短，适当的平衡了简洁性和具体化。它吸收了Booch1993,OMT一2和OOSE三种面向对象方法的优点，同时去除了这三种方法中容易引起误会的、不常用的部分，并发展为一种独立的面向对象的建模语言。UML的目标是以面向对象的模型图方式，描述任何类型的系统，用UML提供的各种模型图，对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。UML适用系统开发的不同阶段:在需求定义阶段，通过用例图捕获用户的需求，描述系统的功能以及外部角色与系统的交互关系;在详细设计阶段，主要关心构成系统的主要元素，及这些元素间的静态组成和动态协作关系。可以利用UML的类图、状态图、活动图及顺序图等描述这些关系;在实施描述阶段，通过进一步细化各种静态和动态模型图，为项目的实施和信息系统的实现提供详细的依据。

    面向对象的分析和设计(Object一OirentedAnalysisandDesign,OOAD)是指用面向对象的技术建造整个软件系统的过程。一般的，面向对象的分析(Object一OrientedAnalysis,OOA)被用于软件项目的初始阶段，OOA的结果被用于开发的下一个阶段—面向对象的设计(Object一OrientedDesign,OOD)。随着更强调迭代的方法学的出现，OOA的使用被扩展到每一个开发迭代过程中，而且OOA和OOD之间的界限也变得越来越模糊了。随着OOAD技术的发展，在开发机械CAD及PDM系统中应用OO技术进行构建模型将越来越广。

    3 PDM系统原理及其功能分析
    产品数据管理(ProductDataManagement,PDM)可以集成并管理与产品有关的信息、过程及其人和组织。它可以分为四个层次，其一是图纸文档的电子化管理;其二是部门级的数据管理;其三是企业级的数据管理;其四是企业间的数据管理。它提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为设计和制造建立一个并行化的产品开发协作环境。PDM系统的核心概念是产品以及产品组织的数据、过程和资源。通过将产品、过程、数据和资源四者关联起来实现产品的全生命周期管理、产品数据管理、过程资源配置、工具集成等产品数据管理系统的核心功能，同时实现对各种信息的多方式组织。其概念模型如图1。

    企业级PDM系统管理着整个企业的所有产品数据，支持产品各生命周期的数据管理过程，对应市场、设计、制造和服务等企业经营过程的各个业务系统都构造在PDM系统之上，形成单一产品数据源。根据各企业的实际情况，各企业实施PDM的目标应有相应的定位，PDM系统功能定位如图2。一般而言，实施PDM的目标定位应包括以下几个方面:

    (1)电子数据存取。建立适合企业自身特点的电子信息库，包括技术、工程、设计、工艺、设备、材料、营销等信息。

    (2)设计检索/共用信息检索。支持工程设计中的信息检索与重用。设计数据重用能够极大的缩短产品开发周期、降低产品成本。

    (3)数据组织/数据挖掘(DataMining,DM).建立数据之间的超级链接，对企业数据做统计分析。

    (4)工作过程控制。实现工作流程电子化，实时记录产品数据变更过程。