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(武漢理工大學(xué) 能源與動力學(xué)院，武漢 430063)

船舶維修保養(yǎng)工作是船舶管理的重要內(nèi)容，負(fù)責(zé)船舶所有機(jī)電設(shè)備和船體所有構(gòu)件的維護(hù)保養(yǎng)，國內(nèi)企業(yè)目前普遍存在管理手段相對滯后，信息化程度低，很難及時(shí)實(shí)現(xiàn)對維修保養(yǎng)進(jìn)行指導(dǎo)及監(jiān)督的問題。因此考慮針對中小型航運(yùn)企業(yè)業(yè)務(wù)需求多變的特點(diǎn)，開展需求分析，對以船舶維修保養(yǎng)體系(CWBT)為框架的計(jì)劃保養(yǎng)系統(tǒng)(PMS)體系的機(jī)務(wù)及維修管理的業(yè)務(wù)流程建立領(lǐng)域模型，設(shè)計(jì)易擴(kuò)展的架構(gòu)，這些工作也正是開發(fā)符合中小型航運(yùn)企業(yè)信息系統(tǒng)的關(guān)鍵。

1 分析方法

中小型航運(yùn)企業(yè)信息系統(tǒng)的開發(fā)要經(jīng)過軟件的計(jì)劃、分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試和維護(hù)的全過程。其中軟件需求分析，應(yīng)建立針對用戶功能需求的領(lǐng)域模型，是溝通用戶需求和軟件功能的橋梁。為了減少從需求到設(shè)計(jì)之間的歧義，統(tǒng)一建模語言(unified modeling language,UML)的方法被廣泛采用。

標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML的重要內(nèi)容可以由9種圖形來定義: 用例圖、類圖、對象圖、狀態(tài)圖、活動圖、順序圖、合作圖、構(gòu)件圖、配置圖[1]。

分析階段和架構(gòu)設(shè)計(jì)階段主要用到的模型[2]見表1。

表1 分析階段和架構(gòu)設(shè)計(jì)階段模型表

在需求分析階段,使用用例(use case)捕獲用戶需求。通過用例建模,描述對系統(tǒng)感興趣的外部角色及其對系統(tǒng)(用例)的功能要求。用活動圖來描述工作流程中涉及的活動及角色之間的協(xié)作。用魯棒圖幫助實(shí)現(xiàn)從面向業(yè)務(wù)向面向?qū)ο蟮霓D(zhuǎn)換。

用例圖從用戶角度描述系統(tǒng)功能,并指出各功能的操作者，顯示多個外部參與者，以及他們與系統(tǒng)之間的交互和連接，僅僅描述系統(tǒng)參與者從外部通過對系統(tǒng)的觀察而得到的那些功能，并不描述這些功能在系統(tǒng)內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的。用例圖主要元素是用例和執(zhí)行者，用例表示為一個橢圓，參與者表示為小人形圖標(biāo)，可以是人、設(shè)備或其他系統(tǒng)。

活動圖描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動以及活動間的約束關(guān)系,有利于識別并行活動?；顒訄D由多個動作狀態(tài)組成，包含將被執(zhí)行的活動(即一個動作)的規(guī)格說明?；顒訄D由活動狀態(tài)和轉(zhuǎn)換組成。將活動圖活動狀態(tài)分組就形成泳道圖。

魯棒圖包含三種元素：邊界對象、控制對象、實(shí)體對象。邊界對象模擬外部環(huán)境與系統(tǒng)的交互，負(fù)責(zé)接收外部輸入，解釋內(nèi)部信息并傳遞結(jié)果；控制對象描述用例事件流的控制行為；實(shí)體對象描述需要存儲的信息[3]。

2 系統(tǒng)的需求分析和架構(gòu)設(shè)計(jì)

中小型航運(yùn)公司機(jī)務(wù)管理信息系統(tǒng)的任務(wù)主要包括船舶維修保養(yǎng)管理、備件物料管理、設(shè)備管理、檢驗(yàn)與證書管理等。船舶維修保養(yǎng)管理是船舶機(jī)務(wù)管理的核心組成部分,其主要內(nèi)容是以CWBT為框架的符合PMS體系的計(jì)劃維修保養(yǎng)管理[4]。

交通部頒布的《船舶維修保養(yǎng)體系與檢驗(yàn)導(dǎo)則》中對PMS定義為：“計(jì)劃保養(yǎng)系統(tǒng)系指船舶機(jī)械(包括電氣設(shè)備)根據(jù)《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》等有關(guān)要求和設(shè)備制造廠說明書規(guī)定，由船東制訂一套詳細(xì)的周期性維修保養(yǎng)計(jì)劃，通過該計(jì)劃在船上貫徹和實(shí)施，使船舶機(jī)械始終保持良好的技術(shù)狀態(tài)。對這種船舶機(jī)械采用周期性維修保養(yǎng)的計(jì)劃管理，就稱為計(jì)劃保養(yǎng)系統(tǒng)。CWBT就是屬于PMS范疇。”PMS規(guī)定了船舶機(jī)械計(jì)劃性保養(yǎng)制度在船上實(shí)施的條件、程序和有關(guān)要求，適用于實(shí)施CWBT并具有中國船級社船級的海上船舶。

CWBT對船舶設(shè)備采用工作卡和插板管理模式，將設(shè)備保養(yǎng)進(jìn)行分級，按月、季、半年、一年、兩年(或兩年半)、四年或五年等各周期間隔，在日常工作中安排進(jìn)行,在船員完成工作后，檢修工作按照檢修周期排入下一循環(huán)。

2.1 維修保養(yǎng)管理的用例分析

維護(hù)保養(yǎng)管理是根據(jù)船舶設(shè)備的分類和具體運(yùn)行情況，對設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃維修、事后維修和視情維修管理。維護(hù)保養(yǎng)管理用例見圖1。

圖1 維修保養(yǎng)管理用

用例簡述為：①計(jì)劃維修。部門長依據(jù)CWBT方法啟動計(jì)劃(定時(shí)定期)維修，維護(hù)人員實(shí)施維修；②事后維修。設(shè)備突發(fā)故障，部門長啟動事后維修，維護(hù)人員實(shí)施維修；③視情維修。維修決策系統(tǒng)判斷設(shè)備狀況，部門長啟動視情維修，維修人員實(shí)施維修。

中小型航運(yùn)企業(yè)維修保養(yǎng)管理共有3個業(yè)務(wù)用例:基于PMS規(guī)范的計(jì)劃維修,基于設(shè)備狀態(tài)的事后維修和視情維修,部門長和維護(hù)人員參與所有業(yè)務(wù)用例,維修決策系統(tǒng)依據(jù)設(shè)備狀態(tài)提供對事后維修和視情維修業(yè)務(wù)用例的支持。

2.2 CWBT計(jì)劃維修的活動流程分析

中小型航運(yùn)企業(yè)維護(hù)保養(yǎng)管理的核心業(yè)務(wù)用例是計(jì)劃維修，其基于PMS的CWBT計(jì)劃維修的泳道活動見圖2。

圖2 計(jì)劃維修泳道活動圖

活動圖分為3個泳道：公司在岸，部門長和主管人員在船。用例規(guī)約為：

1) 基本事件流。①公司技術(shù)部通過系統(tǒng)生成“本月CWBT維修指令”；②船上部門長確認(rèn)，通過系統(tǒng)發(fā)布當(dāng)月工作卡維修計(jì)劃，并打印當(dāng)月工作卡下發(fā)；③維修人員依據(jù)工作卡按計(jì)劃維修設(shè)備，并在系統(tǒng)填寫維修記錄(或手工填寫)，并確認(rèn)完成；④月底維修人員上交工作卡；⑤部門長月底回收工作卡，在系統(tǒng)審核本月計(jì)劃維修完成記錄(或在系統(tǒng)填寫維修記錄)，系統(tǒng)自動匯總。未完成的維修計(jì)劃重新安排維修計(jì)劃；⑥部門長通過系統(tǒng)生成本月維修報(bào)告和下月維修計(jì)劃；⑦公司考核維修報(bào)告；⑧公司生成下月CWBT維修指令。

2) 擴(kuò)展事件流。①如有設(shè)備首次使用或大修后使用，需進(jìn)行首排；②如設(shè)備發(fā)生突然性故障，臨時(shí)維修后填寫記錄，并在下月維修計(jì)劃中重排維修時(shí)間；③向系統(tǒng)錄入維修記錄視船上實(shí)際情況，采取維修人員逐單錄入或者部門長匯總錄入。

圖3 船上系統(tǒng)分層架構(gòu)魯棒圖

圖4 岸上系統(tǒng)分層架構(gòu)魯棒圖

3) 非功能性需求。①維護(hù)人員處理界面簡單易用，多采用選擇輸入；②岸版和船版數(shù)據(jù)傳輸順暢；③需打印紙質(zhì)工作卡，以便維護(hù)人員操作和存檔。

4) 前置條件。①設(shè)備已完成CWBT編碼；②設(shè)備已進(jìn)行首排。

無后置條件,為利于維護(hù)，所有記錄采用審核和反審核方式,高優(yōu)先級。

2.3 船-岸系統(tǒng)的魯棒性分析

根據(jù)活動圖和規(guī)約分析，系統(tǒng)涉及船上(技術(shù)部)和岸上(部門長)兩個部分，分別進(jìn)行魯棒性分析，確定系統(tǒng)的連接元素、處理元素、數(shù)據(jù)元素。船上系統(tǒng)魯棒圖見圖4，岸上系統(tǒng)魯棒圖見圖5。

2.4 基于可擴(kuò)展性的概念性架構(gòu)

根據(jù)魯棒圖和架構(gòu)模式特點(diǎn)，機(jī)務(wù)管理信息系統(tǒng)原則上采用分層架構(gòu)，從底到頂分別為

1) 代理層。傳輸和接收數(shù)據(jù)信息接口，連接船岸通訊；岸端硬件接口，限制軟件功能；船端設(shè)備在線監(jiān)測接口。

2) 數(shù)據(jù)層。長期數(shù)據(jù)與臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲。

3) 領(lǐng)域?qū)?。領(lǐng)域模型的實(shí)例化邏輯層，其邏輯關(guān)系被元模型層反映。

4) 應(yīng)用邏輯層。一組持久性組件實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域模型的應(yīng)用，通過調(diào)用模型對象實(shí)例化功能應(yīng)用。

5) 展現(xiàn)層。采用MVC模式，從應(yīng)用邏輯層得到模型數(shù)據(jù)，并通過視窗多窗口同步輸入輸出。

根據(jù)易于擴(kuò)展的質(zhì)量屬性需求，采用適用于靈活性開發(fā)的“映像”架構(gòu)模式?！坝诚瘛蹦Ｊ綄⑾到y(tǒng)分為兩個層次。元層次提供軟件的自表示來給出軟件自身結(jié)構(gòu)和行為的知識，由元對象組成，元對象封裝和表達(dá)了有關(guān)軟件的信息，包括類型結(jié)構(gòu)、算法、函數(shù)調(diào)用機(jī)制等；基本層次定義軟件的應(yīng)用程序邏輯并通過使用元對象提供的信息和服務(wù)來實(shí)現(xiàn)邏輯功能?；緦哟伟志眯越M件，他們不做改變，系統(tǒng)通過元對象協(xié)議MOP接口更改元對象，從而達(dá)到更改系統(tǒng)的目的。業(yè)務(wù)邏輯層(領(lǐng)域?qū)雍瓦壿嫅?yīng)用層)被視作基本層次，元層次分為模型層、元模型層、MOP接口層。模型層相當(dāng)于基本層次對元模型的接口層，元對象調(diào)用他訪問元數(shù)據(jù)生成持久性組件可用的模型；元模型層通過元-元數(shù)據(jù)定義元對象，是“模型”的模型；MOP接口層通過修改元對象實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的修改。詳見圖5概念性結(jié)構(gòu)圖[5]。

圖5 概念性結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)束語

用UML的用例圖和用例簡述可以很清晰地描述用戶對系統(tǒng)的功能需求；而用活動圖和用例規(guī)約進(jìn)一步描述為實(shí)現(xiàn)每個功能用戶需進(jìn)行的活動、轉(zhuǎn)換狀態(tài)；魯棒圖用于從需求向設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換，用于確定邊界、實(shí)體和控制元素，細(xì)化這些元素的關(guān)系，構(gòu)建概念化的結(jié)構(gòu)視圖。在軟件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段和程序設(shè)計(jì)階段，還將使用到類圖、狀態(tài)圖、順序圖、部署圖等工具。 詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可應(yīng)用于中小型航運(yùn)企業(yè)機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)的構(gòu)建。

[1] GERI Schneider.APPLYING USE CASES，用例分析技術(shù)[M].姚淑珍，譯.2版.北京:中信出版社,2002.

[2] 溫 昱.軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

[3] 徐 峰,陳 暄.UML面向?qū)ο蠼；A(chǔ)[M].北京：中國水利電力出版社,2006.

[4] 劉愛華.基于CWBT的管理信息系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué),2005.

[5] FRANK Buschman.Pattern-Oriented Software Architecture(Volume 1: A System of Patterns)面向模式的軟件體系結(jié)構(gòu)(卷1：模式系統(tǒng))[M].賁可榮,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.