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    （廣東工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）胡范金
                               
    胡范金（1983-）男，湖北荊州人，碩士研究生，研究方向為機電液智能控制及仿真。

    摘要：介紹了UML的基本建模方法和Power Designer建模工具，通過分析輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的基本需求，實現(xiàn)了基于UML的該系統(tǒng)用例模型、靜態(tài)模型、動態(tài)模型和實現(xiàn)模型。

    關(guān)鍵詞：UML；Power Designer；信息采集系統(tǒng)

    Abstract: This paper introduces the basic modeling method of the UML and modeling tools of Power Designer. By analyzing the basic requirements of the Tyre Production Process Information Collection System, we carry out the Case Model, Static Model, dynamical Model and Implementation Model of this system.

    Key words: UML; Power Designer; Information Collection System

    輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)是一個集數(shù)據(jù)、監(jiān)控、決策、知識為一體的綜合生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在對輪胎生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的工藝信息實時采集、對操作工的生產(chǎn)操作實時監(jiān)控的基礎(chǔ)上為管理層提供實時信息檢索、生產(chǎn)決策和質(zhì)量管理的平臺。該系統(tǒng)由于涉及到輪胎生產(chǎn)的多個復(fù)雜的工藝環(huán)節(jié)，并且需要解決采集器、服務(wù)器硬軟件之間的技術(shù)融合問題，其開發(fā)、設(shè)計工作將是一個復(fù)雜的過程。為有效的縮短開發(fā)周期、更好的提高系統(tǒng)的可靠性，可利用UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語言）對本系統(tǒng)進行建模和分析[1]。

    1 UML概述及Power Designer建模工具

    UML融合了Booch、OMT和OOSE方法中的基本概念，在廣泛征求意見、集眾家之后形成的一種通用的面向?qū)ο罂梢暬ＵZ言，具有對軟件進行描述、可視化處理和建立系統(tǒng)產(chǎn)品文檔等特點，包含了概念的語義、表示法和說明以及靜態(tài)的、動態(tài)的系統(tǒng)環(huán)境及組織結(jié)構(gòu)模型。它通過對對象模型的描述、真正建立起基于用戶的需求規(guī)格說明，使系統(tǒng)的可維護性得到較大改善。

    UML通過靜態(tài)和動態(tài)兩種機制來對系統(tǒng)建模，以方便在系統(tǒng)開發(fā)的不同階段對系統(tǒng)進行不同的描述。UML采用一下5類圖形表示法來對系統(tǒng)進行建模[2]。

    第一類是用例圖(Use Case Diagram)，表示用例（系統(tǒng)功能）與角色（人或系統(tǒng)）之間的交互，從用戶角度描述系統(tǒng)功能，界定各功能的操作者。

    第二類是靜態(tài)圖 (Static Diagram)，包括類圖、對象圖和包圖。其中類圖用于描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，對象圖表示類圖的實例，包圖由包或類組成，表示包與包之間的關(guān)系。

    第三類是行為圖（Behavior Diagram），描述系統(tǒng)的動態(tài)模型和組成對象間的交互關(guān)系。狀態(tài)圖是對類圖的補充，在實用上并不需要為所有的類提供狀態(tài)圖。

    第四類是交互圖（Interactive Diagram），描述對象間的交互關(guān)系。其中順序圖顯示對象之間的動態(tài)合作關(guān)系，合作圖表示對象間的動態(tài)合作關(guān)系。

    第五類是實現(xiàn)圖（Implementation diagram）。其中構(gòu)件圖描述代碼部件的物理結(jié)構(gòu)及各部件之間的依賴關(guān)系。

    建模工具Power Designer是Sybase公司的CASE工具集，也是目前常用的建模分析工具之一，它將對象設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與關(guān)系數(shù)據(jù)庫無縫地集成在起，可在一個集成的工作環(huán)境中即可完成面向?qū)ο蟮姆治觥⒃O(shè)計和建模建立，并支持完整的企業(yè)分布式應(yīng)用[3]。 特別是PowerDesign12之后更加方便的支持以下4種模型的建立。

    概念數(shù)據(jù)模型（CDM）

    CDM 是可脫離具體的軟件或數(shù)據(jù)儲藏結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的全部邏輯與結(jié)構(gòu)的模型，一個概念模型經(jīng)常包括在物理數(shù)據(jù)庫中仍然不實現(xiàn)的數(shù)據(jù)對象，為運行計劃或業(yè)務(wù)活動的數(shù)據(jù)提供了一個正式表現(xiàn)方式。

    物理數(shù)據(jù)模型（PDM）

    PDM模型描述了數(shù)據(jù)庫的物理實現(xiàn)，通過它設(shè)計者可直接構(gòu)思真實物理實現(xiàn)的細節(jié)。

    面向?qū)ο竽Ｐ停∣OM）

    OOM模型是由一系列包、類、接口及他們的關(guān)系構(gòu)成，通過這一系列的包、類、接口及他們的關(guān)系可表達出某一軟件系統(tǒng)邏輯視圖的類結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上一個OOM就是某一軟件系統(tǒng)的靜態(tài)的概念模型。

    業(yè)務(wù)程序模型（BPM）

    BPM 模型從業(yè)務(wù)合伙人的觀點來分析業(yè)務(wù)邏輯和規(guī)則，首先描述業(yè)務(wù)的各種不同內(nèi)在任務(wù)和內(nèi)在流程，并進一步詳細構(gòu)思這些任務(wù)和流程的互相影響及信息和合作協(xié)議之間的交互作用。

    2 基于UML的輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)建模

    2.1 基于UML的輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)建模

    采用UML的面向?qū)ο蠹夹g(shù)對系統(tǒng)進行建模，大致遵循由系統(tǒng)需求分析到靜態(tài)模型、再由靜態(tài)模型向動態(tài)模型的循序漸進的模式進行，即首先從輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的需求分析入手，對系統(tǒng)建立靜態(tài)的模型，以構(gòu)造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，進而在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)過的動態(tài)模型[4]。

    2.2 輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)基本需求分析

    輪胎生成過程主要包括了成型、硫化、質(zhì)檢、倉儲四大環(huán)節(jié)，其中質(zhì)檢可根據(jù)產(chǎn)品的需要進行有選擇的環(huán)節(jié)，一般包括外觀檢查、動平衡、X光檢測等，倉庫包括了入庫、盤點、出庫等。由于輪胎生產(chǎn)需要的工藝環(huán)節(jié)較多，屬于典型的勞動密集型行業(yè)，為準確記載各個工藝環(huán)節(jié)當(dāng)中的信息，避免工人因手工記錄而產(chǎn)生差錯的可能性，現(xiàn)采用條碼、RFID等技術(shù)手段建立信息采集平臺，以完成對輪胎生產(chǎn)中各工藝環(huán)節(jié)的信息進行實時采集、管理，并提供生產(chǎn)排產(chǎn)、質(zhì)量管理和決策支持等高級應(yīng)用功能[5]。

    因此從用戶的角度分析，輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的用戶主要包括兩大類，一個是系統(tǒng)管理員，負責(zé)系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的管理、系統(tǒng)權(quán)限管理等，另外一個就是負責(zé)現(xiàn)場生產(chǎn)并負責(zé)采集數(shù)據(jù)的操作工，主要對各個工藝環(huán)節(jié)的信息進行實時的采集。從系統(tǒng)的功能模塊分析，輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)主要包括運行管理模塊、基礎(chǔ)管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、生產(chǎn)排產(chǎn)模塊、統(tǒng)計分析模塊五大模塊。系統(tǒng)用例圖如圖1所示。
                        
                                    圖1  系統(tǒng)用例圖
    2.3 靜態(tài)建模分析

    所謂靜態(tài)建模分析是根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從靜態(tài)的角度出發(fā)描述系統(tǒng)的視圖，即靜態(tài)模型分析就是對輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)中的對象、類以及他們之間的內(nèi)外關(guān)系結(jié)構(gòu)進行描述。其中類圖是展示一系列類、接口、協(xié)作、包及其關(guān)系的視圖。輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)中主要包括類有tShape（成型）類、tSulfur（硫化）類、tFaceCheck（外觀檢查）類、tMoveCheck（動平衡檢查）類、tXCheck（X光檢查）類、tIntoStore（入庫）類、tOutStore（出庫）類，例如tShape（成型）類包括了datShapeDate(成型時間）、intPlanIndex（成型計劃索引）、intUserIndex（操作工索引）、botDelete（刪除標志）、strBarCode（輪胎條碼）等屬性。

    2.4 動態(tài)模型分析

    對系統(tǒng)進行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析可以大致描述對象的行為，但還不夠全面反映系統(tǒng)各對象之間的運作細節(jié)。為如何詳細的描述對象及其之間的關(guān)系必須對系統(tǒng)進行動態(tài)結(jié)構(gòu)的分析，即動態(tài)模型分析將對輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的各個組件間的交互行為進行動態(tài)的描述，以準確描述系統(tǒng)的動態(tài)特征。可借助用例圖和順序圖來表達輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的各個組件間的交互行為。

    圖2顯示的是操作工如何通過采集終端對硫化工藝環(huán)節(jié)中的信息進行采集的順序圖，即首先操作工在采集終端激活系統(tǒng)，進入到登錄界面后，將個人信息（工號和密碼）傳遞到中間件及數(shù)據(jù)庫后臺，獲得系統(tǒng)認證后進入到采集終端的采集界面，在此界面采集有關(guān)的硫化工藝信息，通過中間件傳送到數(shù)據(jù)庫獲得實施信息采集的功能。
                      
                                     圖2  硫化工藝數(shù)據(jù)采集順序圖
    2.5 建立實現(xiàn)模型

    UML提供了組件圖和部署圖兩種方式描述系統(tǒng)的實現(xiàn)，即通過這兩種圖描述出系統(tǒng)實現(xiàn)的特征，包括功能實現(xiàn)的源代碼靜態(tài)分布特征、系統(tǒng)運行的實現(xiàn)特征等。其中圖3描述了系統(tǒng)各個組建之間的部署關(guān)系，其中數(shù)據(jù)庫是輪胎生產(chǎn)過程所有信息的保存?zhèn)}庫，采集終端通過中間件實時將各工藝信息保存到數(shù)據(jù)庫，瀏覽器通過Web服務(wù)器連入系統(tǒng)后，對系統(tǒng)進行控制和管理。
                          
                                      圖3  系統(tǒng)部署圖
    3 結(jié)語

    本文通過Power Designer工具探討了基于UML的輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的建模設(shè)計，建立了系統(tǒng)的用例模型、靜態(tài)模型、動態(tài)模型及實現(xiàn)模型。通過這些模型的建立和分析，使得輪胎生產(chǎn)過程信息采集系統(tǒng)的開發(fā)更加貼近用戶的真實需求。

    參考文獻：

    [1] 王方智. 條碼在輪胎工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 輪胎工業(yè)，1999.

    [2] 吳忠，高偉群，李京川. 自動識別技術(shù)在現(xiàn)代輪胎工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 輪胎工業(yè)，2002 (12 ): 760-76.

    [3] 李曉品，張曉輝. SQL Server 2000數(shù)據(jù)處理技術(shù)[M]. 人民郵電出版社，2002.

    [4] 劉陷，樓興華. SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航[M]. 人民郵電出版社，2004.

    [5] 王珊. 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[M]. 電子工業(yè)出版社. 1995.

    摘自《自動化博覽》2010年第六期