一、引言

船舶行業(yè)作為一個(gè)多品種小批量而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制造行業(yè)， 經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展之后， 必然積累大量豐富的文檔、圖紙、模型等技術(shù)資料。再加上船舶設(shè)計(jì)大多是以母型船改造法為主的設(shè)計(jì)模式， 以前的設(shè)計(jì)圖紙模型在未來的設(shè)計(jì)中也處于舉足輕重的地位。目前船舶行業(yè)雖然在設(shè)計(jì)過程中已擺脫了人工繪圖的階段， 但是在圖紙和模型的管理方面， 計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的大量電子圖紙和模型信息并沒有得到有效和系統(tǒng)管理， 使設(shè)計(jì)人員難以快速、準(zhǔn)確地獲得所需的資料， 反而降低了查詢速度和效率。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程管理階段， 從任務(wù)的分解和圖紙的形成， 到圖紙的審校， 再到圖紙的會(huì)簽、存檔和圖紙的改版全靠人工來完成， 中間傳遞的也是紙質(zhì)介質(zhì)。由于整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過程沒有協(xié)調(diào)一致的管理機(jī)制， 不同部門使用不同版本的圖紙時(shí)有發(fā)生， 故圖紙的流動(dòng)過程無法跟蹤和監(jiān)控。這些問題是目前一些大中型企業(yè)研究部門普遍存在亟需解決的問題。

本文所介紹的船舶是基于PDM(Product Date Management， 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理) ，通過文檔管理的形式實(shí)現(xiàn)了三維模型技術(shù)資料的快速、準(zhǔn)確查詢及卡片設(shè)計(jì)的版本控制功能， 并具有進(jìn)行審批流程管理功能， 為今后實(shí)現(xiàn)基于Internet 結(jié)構(gòu)的模型文檔信息管理打下基礎(chǔ)。

二、系統(tǒng)軟件平臺(tái)選擇

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)為企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理問題提供了很好的解決方案。不僅可以管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息， 而且可以管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的過程。目前PDM 技術(shù)的研究與應(yīng)用在國內(nèi)外已經(jīng)相當(dāng)普遍， 全球范圍商品化PDM軟件不下百種。國外的PDM 產(chǎn)品包括Metaphase，UGS 公司的IMAN ， PTC 公司的Windchill， IBM公司的PM 等。國內(nèi)的PDM 產(chǎn)品有華中開目、清華同方、南京同創(chuàng)等。但由于各個(gè)企業(yè)的實(shí)際情況不同， 很難做到將一種商品化PDM 軟件直接用于企業(yè)數(shù)據(jù)管理中。因此必須根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況， 結(jié)合軟件的功能， 制定合理的數(shù)據(jù)管理策略， 開發(fā)出適合企業(yè)的數(shù)據(jù)管理功能。

針對(duì)這個(gè)問題， 根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)， 我們選取一套基于PDM平臺(tái)的企業(yè)數(shù)據(jù)管理辦法和關(guān)鍵技術(shù)解決辦法， 并在PTC公司的Windchill的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)和定制。Windchill 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)采用了所有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 其結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次基本上都是基于標(biāo)準(zhǔn)的In ternet、Web、Java 和Oracle 技術(shù)。Windchill 采用基于Java 企業(yè)版(J2EE) 模型的三層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)于原來在PDM 系統(tǒng)中普遍采用的客戶ö服務(wù)器兩層結(jié)構(gòu)， 使系統(tǒng)不僅可以運(yùn)用于各種平臺(tái)， 并且具備了更好的開發(fā)性和動(dòng)態(tài)更新的功能。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想及結(jié)構(gòu)

PDM 是一門以軟件為基礎(chǔ)， 管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息(包括電子文檔、數(shù)字化文件、數(shù)據(jù)庫記錄等) 和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程(包括工作流程和更改流程) 的技術(shù)。它提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，并可在企業(yè)范圍內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造建立一個(gè)并行化的協(xié)作環(huán)境。

將PDM 系統(tǒng)應(yīng)用于船舶制造企業(yè)， 可以使船舶制造業(yè)中與產(chǎn)品相關(guān)的信息—— 描述產(chǎn)品的信息， 包括零件信息、配置、文檔、CAD 文件、權(quán)限信息??等。PDM 系統(tǒng)易于管理和統(tǒng)一， 且能防止由于信息的重復(fù)、存儲(chǔ)格式的差別等帶來的一系列重復(fù)性的工作， 從而大大地提高了工作的效率。

船舶三維模型包括船舶設(shè)計(jì)中的各種零部件、設(shè)備以及裝配圖， 是造船行業(yè)中較為重要和基本的技術(shù)資料。傳統(tǒng)的管理方式是由設(shè)計(jì)部門繪制好零部件的三維模型， 然后打印出來交由校對(duì)、審核、審定等人員分別進(jìn)行審批， 然后歸檔保存。在這一過程中產(chǎn)生的一系列相關(guān)資料的管理質(zhì)量與效率取決于該管理人員的業(yè)務(wù)水平和記憶能力。本系統(tǒng)的指導(dǎo)思想就是利用計(jì)算機(jī)完成這個(gè)技術(shù)管 理工作， 提供一些模型信息的常用查詢方法和手段， 并用卡片設(shè)計(jì)提供版本控制， 隨著模型的生成通過in ternet 傳給指定的人進(jìn)行審批。系統(tǒng)包括了從創(chuàng)建三維模型設(shè)計(jì)任務(wù)、模型設(shè)計(jì)實(shí)施直到模型設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行歸檔送交生產(chǎn)和存檔的全部過程。

整個(gè)版本控制工作是借助J2EE 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完成的。當(dāng)計(jì)劃部門完成規(guī)劃項(xiàng)目后(計(jì)劃過程包括了模型設(shè)計(jì)流程各人員的分配) ， 模型設(shè)計(jì)人員接到任務(wù)(通過工作流下達(dá)任務(wù)) 開始其設(shè)計(jì)工作; 設(shè)計(jì)工作完成時(shí)， 提交對(duì)應(yīng)的說明書， 工作流通過計(jì)劃任務(wù)實(shí)施人員將校對(duì)任務(wù)發(fā)放給所有的校對(duì)人員; 所有的校對(duì)人員在線審定通過后， 提交審核人員在線審核;所有的審核人員審核后， 工作版本變?yōu)榘l(fā)放版本并對(duì)三維模型進(jìn)行歸檔。在校對(duì)審核過程中， 任何校對(duì)審核人員都可否定， 使校對(duì)或?qū)徍诉^程掛起。這時(shí)，三維模型設(shè)計(jì)人員需重新考慮并完善其設(shè)計(jì)工作，再申請(qǐng)校對(duì)審核， 進(jìn)行發(fā)放處理。鑒于用戶對(duì)象主要是非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員， 不能要求其具有熟練的計(jì)算機(jī)操作水平， 故本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中盡量減少鍵盤輸入，而采用鼠標(biāo)操作配以各類提示， 并且系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容許誤操作能力和錯(cuò)誤提示功能。在設(shè)計(jì)中采用了“事件驅(qū)動(dòng)”方法， 增強(qiáng)了人機(jī)界面的友好性和操作的靈活性。

四、系統(tǒng)功能模塊和關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)按照 的文檔管理模式， 反映模型文檔編號(hào)、名稱、所屬船舶型號(hào)等關(guān)系，以便更好地便于按文檔管理的形式管理， 因此三維模型的設(shè)計(jì)審批都是圍繞PDM 的文檔管理模式展開。

1、模型數(shù)據(jù)安全性控制

由于PDM 系統(tǒng)本身可以提供一定的安全保護(hù)機(jī)制， 因此對(duì)于三維模型數(shù)據(jù)的安全保密可以利用PDM 本身提供的分級(jí)訪問控制機(jī)制， 通過一級(jí)一級(jí)的身份審核來保證數(shù)據(jù)的安全。對(duì)于一般的數(shù)據(jù)，PDM 系統(tǒng)主要依靠操作系統(tǒng)的權(quán)限和口令、PDM系統(tǒng)的口令、用戶在PDM 系統(tǒng)中的權(quán)限角色以及歷史數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限機(jī)制， 來層層控制對(duì)數(shù)據(jù)的訪問。例如用戶在登錄系統(tǒng)時(shí)需要輸入口令， 系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的用戶名和口令對(duì)用戶的身份進(jìn)行判斷， 同時(shí)確定該用戶所屬的工作組和相應(yīng)的角色， 并得出該用戶所具有的權(quán)限信息。這樣， 用戶在訪問一個(gè)文件時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的權(quán)限信息和文件的屬性綜合判斷用戶是否有權(quán)利進(jìn)行這次操作(可以進(jìn)行的操作有添加、刪除、更改和讀取) ， 以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)這份文件的安全控制。

2、三維模型文檔的生成

通過分析各種設(shè)備三維模型特性， 提取設(shè)備模型的屬性， 建立設(shè)備模型屬性卡片。對(duì)船舶三維模型的設(shè)備設(shè)計(jì)屬性主要包括: 設(shè)備名稱、規(guī)格(及船舶型號(hào))、最大尺寸、重量、重心、廠家、備注。同時(shí)對(duì)于用于裝配模型， 除了指定設(shè)備模型主文檔外， 還可以指定和導(dǎo)入其相關(guān)輔助文檔資料。其實(shí)現(xiàn)界面如圖1 所示:

在該界面中我們可以對(duì)生命周期和所屬項(xiàng)目進(jìn)行選擇確定， 以實(shí)現(xiàn)模型文檔的整個(gè)生命周期的控制管理， 如從編制到校對(duì)， 到審核等等。同時(shí)我們還可以對(duì)模型文檔的整個(gè)過程作增、刪、查、改的操作。

3、三維模型審批工作流程的確定

目前在三維模型設(shè)計(jì)過程中大致有兩種模型，一種是與船舶型號(hào)相關(guān)的設(shè)備模型， 此類模型與特定船舶型號(hào)緊密相連， 設(shè)計(jì)的正確性有嚴(yán)格要求， 必須經(jīng)過嚴(yán)格的編、校、審、提交過程， 入庫后變更管理必須有嚴(yán)格的權(quán)限控制。另一種是三維設(shè)計(jì)中積累數(shù)據(jù)庫， 此類設(shè)備模型與工程聯(lián)系不緊， 屬性不嚴(yán)格， 主要用于演示性項(xiàng)目、研究課題、動(dòng)畫制作等， 管理模式較前者簡(jiǎn)單、方便。我們可以將他們?cè)O(shè)置為不同生命周期即可。分別為如圖2 所示:

4、信息查詢功能

為方便用戶對(duì)已有模型進(jìn)行快速查找， 系統(tǒng)還提供了其他多種查詢手段， 可按設(shè)備模型編號(hào)、名稱等相關(guān)屬性進(jìn)行分類查詢(搜索頁如圖3 所示， 可以根據(jù)任何一個(gè)屬性進(jìn)行搜索) ， 并可顯示相應(yīng)的特性， 完成具體零件的檢索后， 就可以對(duì)屬性和文檔進(jìn)行瀏覽以及操作者相應(yīng)權(quán)限內(nèi)的操作。

五、結(jié)束語

基于PDM 的船舶三維模型管理系統(tǒng)通過文檔管理的方式實(shí)現(xiàn)了三維模型從繪制到歸檔工作流程的有效管理及快速準(zhǔn)確的檢索。這不僅對(duì)我國龐大的船舶行業(yè)及各種制造行業(yè)有 積極的影響， 尤其是對(duì)于加速我國制造行業(yè)信息化的發(fā)展進(jìn)程、提高產(chǎn)品開發(fā)與技術(shù)管理能力具有重要的意義。利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)處理各類龐大的圖文信息無疑具有廣闊的發(fā)展 前景。