今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道 （廣東工業大學機電工程學院，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，通過分析輪胎生產過程信息采集系統的基本需求，實現了基于UML的該系統用例模型、靜態模型、動態模型和實現模型。
關鍵詞：UML；Power Designer；信息采集系統
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
輪胎生產過程信息采集系統是一個集數據、監控、決策、知識為一體的綜合生產信息管理系統，該系統在對輪胎生產過程中各個環節的工藝信息實時采集、對操作工的生產操作實時監控的基礎上為管理層提供實時信息檢索、生產決策和質量管理的平臺。該系統由于涉及到輪胎生產的多個復雜的工藝環節，并且需要解決采集器、服務器硬軟件之間的技術融合問題，其開發、設計工作將是一個復雜的過程。為有效的縮短開發周期、更好的提高系統的可靠性，可利用UML（Unified Modeling Language，統一建模語言）對本系統進行建模和分析[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對象可視化建模語言，具有對軟件進行描述、可視化處理和建立系統產品文檔等特點，包含了概念的語義、表示法和說明以及靜態的、動態的系統環境及組織結構模型。它通過對對象模型的描述、真正建立起基于用戶的需求規格說明，使系統的可維護性得到較大改善。
UML通過靜態和動態兩種機制來對系統建模，以方便在系統開發的不同階段對系統進行不同的描述。UML采用一下5類圖形表示法來對系統進行建模[2]。
第一類是用例圖(Use Case Diagram)，表示用例（系統功能）與角色（人或系統）之間的交互，從用戶角度描述系統功能，界定各功能的操作者。
第二類是靜態圖 (Static Diagram)，包括類圖、對象圖和包圖。其中類圖用于描述系統中類的靜態結構，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系。
第三類是行為圖（Behavior Diagram），描述系統的動態模型和組成對象間的交互關系。狀態圖是對類圖的補充，在實用上并不需要為所有的類提供狀態圖。
第四類是交互圖（Interactive Diagram），描述對象間的交互關系。其中順序圖顯示對象之間的動態合作關系，合作圖表示對象間的動態合作關系。
第五類是實現圖（Implementation diagram）。其中構件圖描述代碼部件的物理結構及各部件之間的依賴關系。
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，它將對象設計、數據庫設計與關系數據庫無縫地集成在起，可在一個集成的工作環境中即可完成面向對象的分析、設計和建模建立，并支持完整的企業分布式應用[3]。 特別是PowerDesign12之后更加方便的支持以下4種模型的建立。
概念數據模型（CDM）
CDM 是可脫離具體的軟件或數據儲藏結構而表現數據庫的全部邏輯與結構的模型，一個概念模型經常包括在物理數據庫中仍然不實現的數據對象，為運行計劃或業務活動的數據提供了一個正式表現方式。
物理數據模型（PDM）
PDM模型描述了數據庫的物理實現，通過它設計者可直接構思真實物理實現的細節。
面向對象模型（OOM）
OOM模型是由一系列包、類、接口及他們的關系構成，通過這一系列的包、類、接口及他們的關系可表達出某一軟件系統邏輯視圖的類結構。本質上一個OOM就是某一軟件系統的靜態的概念模型。
業務程序模型（BPM）
BPM 模型從業務合伙人的觀點來分析業務邏輯和規則，首先描述業務的各種不同內在任務和內在流程，并進一步詳細構思這些任務和流程的互相影響及信息和合作協議之間的交互作用。
2 基于UML的輪胎生產過程信息采集系統建模
2.1 基于UML的輪胎生產過程信息采集系統建模
采用UML的面向對象技術對系統進行建模，大致遵循由系統需求分析到靜態模型、再由靜態模型向動態模型的循序漸進的模式進行，即首先從輪胎生產過程信息采集系統的需求分析入手，對系統建立靜態的模型，以構造系統的基本結構，進而在基本結構的基礎上建立系統過的動態模型[4]。
2.2 輪胎生產過程信息采集系統基本需求分析
輪胎生成過程主要包括了成型、硫化、質檢、倉儲四大環節，其中質檢可根據產品的需要進行有選擇的環節，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。由于輪胎生產需要的工藝環節較多，屬于典型的勞動密集型行業，為準確記載各個工藝環節當中的信息，避免工人因手工記錄而產生差錯的可能性，現采用條碼、RFID等技術手段建立信息采集平臺，以完成對輪胎生產中各工藝環節的信息進行實時采集、管理，并提供生產排產、質量管理和決策支持等高級應用功能[5]。
因此從用戶的角度分析，輪胎生產過程信息采集系統的用戶主要包括兩大類，一個是系統管理員，負責系統關鍵數據的管理、系統權限管理等，另外一個就是負責現場生產并負責采集數據的操作工，主要對各個工藝環節的信息進行實時的采集。從系統的功能模塊分析，輪胎生產過程信息采集系統主要包括運行管理模塊、基礎管理模塊、數據采集模塊、生產排產模塊、統計分析模塊五大模塊。系統用例圖如圖1所示。
圖1 系統用例圖
2.3 靜態建模分析
所謂靜態建模分析是根據系統結構從靜態的角度出發描述系統的視圖，即靜態模型分析就是對輪胎生產過程信息采集系統中的對象、類以及他們之間的內外關系結構進行描述。其中類圖是展示一系列類、接口、協作、包及其關系的視圖。輪胎生產過程信息采集系統中主要包括類有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 動態模型分析
對系統進行靜態結構分析可以大致描述對象的行為，但還不夠全面反映系統各對象之間的運作細節。為如何詳細的描述對象及其之間的關系必須對系統進行動態結構的分析，即動態模型分析將對輪胎生產過程信息采集系統的各個組件間的交互行為進行動態的描述，以準確描述系統的動態特征。可借助用例圖和順序圖來表達輪胎生產過程信息采集系統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節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，進入到登錄界面后，將個人信息（工號和密碼）傳遞到中間件及數據庫后臺，獲得系統認證后進入到采集終端的采集界面，在此界面采集有關的硫化工藝信息，通過中間件傳送到數據庫獲得實施信息采集的功能。
圖2 硫化工藝數據采集順序圖
2.5 建立實現模型
UML提供了組件圖和部署圖兩種方式描述系統的實現，即通過這兩種圖描述出系統實現的特征，包括功能實現的源代碼靜態分布特征、系統運行的實現特征等。其中圖3描述了系統各個組建之間的部署關系，其中數據庫是輪胎生產過程所有信息的保存倉庫，采集終端通過中間件實時將各工藝信息保存到數據庫，瀏覽器通過Web服務器連入系統后，對系統進行控制和管理。
圖3 系統部署圖
3 結語
本文通過Power Designer工具探討了基于UML的輪胎生產過程信息采集系統的建模設計，建立了系統的用例模型、靜態模型、動態模型及實現模型。通過這些模型的建立和分析，使得輪胎生產過程信息采集系統的開發更加貼近用戶的真實需求。
參考文獻：
[1] 王方智. 條碼在輪胎工業中的應用[J]. 輪胎工業，1999.
[2] 吳忠，高偉群，李京川. 自動識別技術在現代輪胎工業中的應用[J]. 輪胎工業，2002 (12 ): 760-76.
[3] 李曉品，張曉輝. SQL Server 2000數據處理技術[M]. 人民郵電出版社，2002.
[4] 劉陷，樓興華. SQL Server 2000數據庫系統開發實例導航[M]. 人民郵電出版社，2004.
[5] 王珊. 數據庫與數據庫管理系統[M]. 電子工業出版社. 1995.
摘自《自動化博覽》2010年第六期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號