基于UML的化纖行業(yè)物流自動(dòng)化包裝線管理信息系統(tǒng)建模

許隨馨，王麗麗，賈 沛，耿運(yùn)祥，員俊峰

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

1 化纖行業(yè)特點(diǎn)及需求

化纖市場(chǎng)產(chǎn)品生命周期日趨縮短，多品種、小批量、個(gè)性化的生產(chǎn)已經(jīng)成為企業(yè)生存的關(guān)鍵。因此，國(guó)內(nèi)外許多用于大批量生產(chǎn)的剛性生產(chǎn)線正在逐步改造為小批量、單件、多品種的柔性自動(dòng)生產(chǎn)線，因此對(duì)物流系統(tǒng)的柔性化要求更高，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

1) 工藝裝備、夾具的柔性化設(shè)計(jì)；

2) 對(duì)托盤與周轉(zhuǎn)箱的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；

3) 拼盤管理的柔性化；

4) 無(wú)級(jí)變化的生產(chǎn)線節(jié)拍，以及更加靈活性的輸送系統(tǒng)調(diào)度。

系統(tǒng)化的化纖物流自動(dòng)化包裝線管理系統(tǒng)可以更好采用現(xiàn)代物流、信息和計(jì)算機(jī)管理技術(shù)，將自動(dòng)化物流輸送設(shè)備同計(jì)算機(jī)調(diào)度、管理軟件相結(jié)合，從而取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)模式，突破制約化纖行業(yè)企業(yè)產(chǎn)能提升的瓶頸，使國(guó)內(nèi)化纖企業(yè)可以大幅提高產(chǎn)量，節(jié)省大量勞動(dòng)力成本，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)、質(zhì)量起到極大提升。

2 軟件建模及UML語(yǔ)言的應(yīng)用

軟件建模是用現(xiàn)代軟件工具或平臺(tái)制作目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)的模型，是將軟件實(shí)現(xiàn)與客觀現(xiàn)實(shí)有機(jī)聯(lián)系的一種很好的技術(shù)手段，能夠充分顯示客觀現(xiàn)實(shí)在軟件開發(fā)上模型映射，使軟件開發(fā)充分反映客觀現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)。

作為一種建模語(yǔ)言，UML的重要內(nèi)容可以由下列五類視圖來(lái)定義：

1) 用例視圖。

2) 靜態(tài)視圖。

3) 行為視圖。

4) 交互視圖。

5) 實(shí)現(xiàn)視圖。

UML工具不僅可以支持軟件可視化的要求和設(shè)計(jì)建模，同時(shí)它也可以反映企業(yè)業(yè)務(wù)流程的實(shí)際情況，而且也易于被軟件開發(fā)人員所理解，具有軟件開發(fā)的語(yǔ)境，這樣雙方利用UML工作這個(gè)共同平臺(tái)進(jìn)行溝通，消除誤解，使各方更好地理解對(duì)方的觀點(diǎn)，從而提高了溝通的有效性。

3 物流自動(dòng)化包裝線管理信息系統(tǒng)架構(gòu)

物流自動(dòng)化包裝線管理信息系統(tǒng)針對(duì)化纖行業(yè)物流自動(dòng)化企業(yè)的特點(diǎn)，是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息管理理論與現(xiàn)代生產(chǎn)管理理論的一種軟件產(chǎn)品，對(duì)于自動(dòng)化物流包裝線而言它是獨(dú)立的，而對(duì)于整個(gè)企業(yè)，它又是企業(yè)管理資源系統(tǒng)ERP的一個(gè)子系統(tǒng)，主要有立體倉(cāng)庫(kù)管理、車間調(diào)度管理、人員信息管理和生產(chǎn)日志管理四個(gè)功能。

各個(gè)模塊的主要功能如下：

圖1 系統(tǒng)總體功能

1) 車間調(diào)度管理：讀取條碼信息，通過(guò)條碼識(shí)別對(duì)工件進(jìn)行標(biāo)識(shí)，生產(chǎn)過(guò)程中的物流跟蹤，實(shí)現(xiàn)基本的貨物自動(dòng)存儲(chǔ)/發(fā)放功能外，還提供數(shù)據(jù)查詢、產(chǎn)品制造檔案的建立和生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、計(jì)劃與完成數(shù)據(jù)的對(duì)比生成現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)顯示、單據(jù)打印、報(bào)表打印、系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備控制以及車間調(diào)度等功能。

2) 立體倉(cāng)庫(kù)管理：要具備庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)管理、入庫(kù)管理、出庫(kù)管理等主要功能；同時(shí)還需要具有人工修改、調(diào)貨、錄入等手動(dòng)功能；空、滿托盤應(yīng)按各種班次、托盤號(hào)、入庫(kù)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，以備查詢。

3) 人員信息管理：對(duì)車間中所有使用此數(shù)據(jù)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理，包括添加用戶、刪除用戶、用戶口令管理、用戶權(quán)限管理、用戶使用情況查詢等功能。

4) 生產(chǎn)日志管理：對(duì)于生產(chǎn)中所有可能出現(xiàn)異常情況的環(huán)節(jié)均進(jìn)行日志記錄：一般包括錯(cuò)誤日志，用戶設(shè)置，紗團(tuán)分流情況，紗團(tuán)稱重及等級(jí)標(biāo)定、各種手動(dòng)操作等。

4 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)建模

根據(jù)對(duì)企業(yè)自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線工藝需求的分析，可以將整個(gè)生產(chǎn)線劃分為如圖2所示的區(qū)段。

圖2 生產(chǎn)工藝段劃分

通常使用用例圖描述用戶和信息系統(tǒng)間的交互，設(shè)備模塊與系統(tǒng)操作關(guān)系；時(shí)序圖動(dòng)態(tài)描述用例圖中各角色的相互作用時(shí)間邏輯順序等。圖3是立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)用例圖。

圖3 立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)用例圖

在需求建模過(guò)程中，使用了系統(tǒng)需求審核列表來(lái)確定和描述系統(tǒng)需求：

1）信息采集功能

紗車上線前需要進(jìn)行紗團(tuán)檢測(cè)，合格的話，進(jìn)入輸送線。紗車經(jīng)轉(zhuǎn)臺(tái)被輸送到機(jī)器人抓取，并對(duì)紗團(tuán)信息進(jìn)行采集。其UML時(shí)序圖如圖4所示。

圖4 紗團(tuán)信息采集時(shí)序圖

2）自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線控制

計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)需求信息下發(fā)出垛作業(yè)指令給堆垛機(jī)控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)庫(kù)，包裝，裝箱等操作，其UML時(shí)序圖如圖5所示。

圖5 自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線控制時(shí)序圖

整個(gè)邏輯模型開發(fā)過(guò)程中我們首先創(chuàng)建了自動(dòng)化生產(chǎn)線物流管理軟件的物理模型和邏輯模型，在此基礎(chǔ)上修改和改善原有系統(tǒng)的功能和流程的清晰結(jié)構(gòu)圖，并結(jié)合用戶提出部分新的需求，最后使用結(jié)構(gòu)化分析工具為新的系統(tǒng)開發(fā)出邏輯模型。

結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)和自動(dòng)化包裝線的實(shí)際情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。圖6是部分?jǐn)?shù)據(jù)表的關(guān)系。

5 結(jié)論

圖6 部分?jǐn)?shù)據(jù)表的類圖

本文來(lái)源于北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所(RIAMB)的實(shí)際工程項(xiàng)目——某企業(yè)化纖加彈自動(dòng)化包裝線。通過(guò)對(duì)化纖自動(dòng)化包裝線信息管理系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)預(yù)期的目標(biāo)。利用UML建模工具對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模。采用模塊化設(shè)計(jì)方案，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到對(duì)使用者有效性、完整性、可靠性、健壯性、可用性的要求。系統(tǒng)上線運(yùn)行的效果表明，其可有效提高自動(dòng)化包裝線的工作效率，具有較好的應(yīng)用價(jià)值和在化纖行業(yè)的推廣價(jià)值。

[1]冀振燕.UML系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)與應(yīng)用案例[M].北京：人民郵電出版社,2003.

[2]施昊華,張朝輝.UML面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2003.

[3]趙合計(jì),孫正美,張立春.基于UML活動(dòng)圖的工作流建模方法[J].煙臺(tái)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,18(4)：241.246.