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    （广东工业大学机电工程学院，广东 广州 510006）胡范金
                               
    胡范金（1983-）男，湖北荆州人，硕士研究生，研究方向为机电液智能控制及仿真。

    摘要：介绍了UML的基本建模方法和Power Designer建模工具，通过分析轮胎生产过程信息采集系统的基本需求，实现了基于UML的该系统用例模型、静态模型、动态模型和实现模型。

    关键词：UML；Power Designer；信息采集系统

    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

    轮胎生产过程信息采集系统是一个集数据、监控、决策、知识为一体的综合生产信息管理系统，该系统在对轮胎生产过程中各个环节的工艺信息实时采集、对操作工的生产操作实时监控的基础上为管理层提供实时信息检索、生产决策和质量管理的平台。该系统由于涉及到轮胎生产的多个复杂的工艺环节，并且需要解决采集器、服务器硬软件之间的技术融合问题，其开发、设计工作将是一个复杂的过程。为有效的缩短开发周期、更好的提高系统的可靠性，可利用UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）对本系统进行建模和分析[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，在广泛征求意见、集众家之后形成的一种通用的面向对象可视化建模语言，具有对软件进行描述、可视化处理和建立系统产品文档等特点，包含了概念的语义、表示法和说明以及静态的、动态的系统环境及组织结构模型。它通过对对象模型的描述、真正建立起基于用户的需求规格说明，使系统的可维护性得到较大改善。

    UML通过静态和动态两种机制来对系统建模，以方便在系统开发的不同阶段对系统进行不同的描述。UML采用一下5类图形表示法来对系统进行建模[2]。

    第一类是用例图(Use Case Diagram)，表示用例（系统功能）与角色（人或系统）之间的交互，从用户角度描述系统功能，界定各功能的操作者。

    第二类是静态图 (Static Diagram)，包括类图、对象图和包图。其中类图用于描述系统中类的静态结构，对象图表示类图的实例，包图由包或类组成，表示包与包之间的关系。

    第三类是行为图（Behavior Diagram），描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系。状态图是对类图的补充，在实用上并不需要为所有的类提供状态图。

    第四类是交互图（Interactive Diagram），描述对象间的交互关系。其中顺序图显示对象之间的动态合作关系，合作图表示对象间的动态合作关系。

    第五类是实现图（Implementation diagram）。其中构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。

    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，它将对象设计、数据库设计与关系数据库无缝地集成在起，可在一个集成的工作环境中即可完成面向对象的分析、设计和建模建立，并支持完整的企业分布式应用[3]。 特别是PowerDesign12之后更加方便的支持以下4种模型的建立。

    概念数据模型（CDM）

    CDM 是可脱离具体的软件或数据储藏结构而表现数据库的全部逻辑与结构的模型，一个概念模型经常包括在物理数据库中仍然不实现的数据对象，为运行计划或业务活动的数据提供了一个正式表现方式。

    物理数据模型（PDM）

    PDM模型描述了数据库的物理实现，通过它设计者可直接构思真实物理实现的细节。

    面向对象模型（OOM）

    OOM模型是由一系列包、类、接口及他们的关系构成，通过这一系列的包、类、接口及他们的关系可表达出某一软件系统逻辑视图的类结构。本质上一个OOM就是某一软件系统的静态的概念模型。

    业务程序模型（BPM）

    BPM 模型从业务合伙人的观点来分析业务逻辑和规则，首先描述业务的各种不同内在任务和内在流程，并进一步详细构思这些任务和流程的互相影响及信息和合作协议之间的交互作用。

    2 基于UML的轮胎生产过程信息采集系统建模

    2.1 基于UML的轮胎生产过程信息采集系统建模

    采用UML的面向对象技术对系统进行建模，大致遵循由系统需求分析到静态模型、再由静态模型向动态模型的循序渐进的模式进行，即首先从轮胎生产过程信息采集系统的需求分析入手，对系统建立静态的模型，以构造系统的基本结构，进而在基本结构的基础上建立系统过的动态模型[4]。

    2.2 轮胎生产过程信息采集系统基本需求分析

    轮胎生成过程主要包括了成型、硫化、质检、仓储四大环节，其中质检可根据产品的需要进行有选择的环节，一般包括外观检查、动平衡、X光检测等，仓库包括了入库、盘点、出库等。由于轮胎生产需要的工艺环节较多，属于典型的劳动密集型行业，为准确记载各个工艺环节当中的信息，避免工人因手工记录而产生差错的可能性，现采用条码、RFID等技术手段建立信息采集平台，以完成对轮胎生产中各工艺环节的信息进行实时采集、管理，并提供生产排产、质量管理和决策支持等高级应用功能[5]。

    因此从用户的角度分析，轮胎生产过程信息采集系统的用户主要包括两大类，一个是系统管理员，负责系统关键数据的管理、系统权限管理等，另外一个就是负责现场生产并负责采集数据的操作工，主要对各个工艺环节的信息进行实时的采集。从系统的功能模块分析，轮胎生产过程信息采集系统主要包括运行管理模块、基础管理模块、数据采集模块、生产排产模块、统计分析模块五大模块。系统用例图如图1所示。
                        
                                    图1  系统用例图
    2.3 静态建模分析

    所谓静态建模分析是根据系统结构从静态的角度出发描述系统的视图，即静态模型分析就是对轮胎生产过程信息采集系统中的对象、类以及他们之间的内外关系结构进行描述。其中类图是展示一系列类、接口、协作、包及其关系的视图。轮胎生产过程信息采集系统中主要包括类有tShape（成型）类、tSulfur（硫化）类、tFaceCheck（外观检查）类、tMoveCheck（动平衡检查）类、tXCheck（X光检查）类、tIntoStore（入库）类、tOutStore（出库）类，例如tShape（成型）类包括了datShapeDate(成型时间）、intPlanIndex（成型计划索引）、intUserIndex（操作工索引）、botDelete（删除标志）、strBarCode（轮胎条码）等属性。

    2.4 动态模型分析

    对系统进行静态结构分析可以大致描述对象的行为，但还不够全面反映系统各对象之间的运作细节。为如何详细的描述对象及其之间的关系必须对系统进行动态结构的分析，即动态模型分析将对轮胎生产过程信息采集系统的各个组件间的交互行为进行动态的描述，以准确描述系统的动态特征。可借助用例图和顺序图来表达轮胎生产过程信息采集系统的各个组件间的交互行为。

    图2显示的是操作工如何通过采集终端对硫化工艺环节中的信息进行采集的顺序图，即首先操作工在采集终端激活系统，进入到登录界面后，将个人信息（工号和密码）传递到中间件及数据库后台，获得系统认证后进入到采集终端的采集界面，在此界面采集有关的硫化工艺信息，通过中间件传送到数据库获得实施信息采集的功能。
                      
                                     图2  硫化工艺数据采集顺序图
    2.5 建立实现模型

    UML提供了组件图和部署图两种方式描述系统的实现，即通过这两种图描述出系统实现的特征，包括功能实现的源代码静态分布特征、系统运行的实现特征等。其中图3描述了系统各个组建之间的部署关系，其中数据库是轮胎生产过程所有信息的保存仓库，采集终端通过中间件实时将各工艺信息保存到数据库，浏览器通过Web服务器连入系统后，对系统进行控制和管理。
                          
                                      图3  系统部署图
    3 结语

    本文通过Power Designer工具探讨了基于UML的轮胎生产过程信息采集系统的建模设计，建立了系统的用例模型、静态模型、动态模型及实现模型。通过这些模型的建立和分析，使得轮胎生产过程信息采集系统的开发更加贴近用户的真实需求。

    参考文献：

    [1] 王方智. 条码在轮胎工业中的应用[J]. 轮胎工业，1999.

    [2] 吴忠，高伟群，李京川. 自动识别技术在现代轮胎工业中的应用[J]. 轮胎工业，2002 (12 ): 760-76.

    [3] 李晓品，张晓辉. SQL Server 2000数据处理技术[M]. 人民邮电出版社，2002.

    [4] 刘陷，楼兴华. SQL Server 2000数据库系统开发实例导航[M]. 人民邮电出版社，2004.

    [5] 王珊. 数据库与数据库管理系统[M]. 电子工业出版社. 1995.

    摘自《自动化博览》2010年第六期