制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)主要針對車間的全部生產(chǎn)過程進行生產(chǎn)管理。在ERP／MES／PCS三層架構(gòu)中，MES是ERP和PCS之間的信息紐帶，他對ERP制定的生產(chǎn)計劃進行分解，并根據(jù)PCS反饋的生產(chǎn)現(xiàn)場實時信息對PCS做出調(diào)度指令，將生產(chǎn)過程中有關(guān)的資源利用、動態(tài)成本核算等方面信息及時地提供給ERP系統(tǒng)。
焊管生產(chǎn)是混合型過程工業(yè)，生產(chǎn)中各工序連續(xù)，工序之間銜接離散。各工序生產(chǎn)都由自動化設(shè)備完成，而這些設(shè)備在使用過程中必然會由于磨損等原因發(fā)生故障，維修不可避免，也有些處于常規(guī)維護。為了恢復設(shè)備的性能和精度，保障生產(chǎn)順暢運行，就需要用相應的備件替換舊件。然而從經(jīng)濟上考慮，備件儲備占用的資金是企業(yè)流動資金的一部分，是定額流動資金中的儲備資金。因而降低庫存?zhèn)浼加觅Y金，對企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)意義很大。除了對備件出入庫等常規(guī)管理之外，還需要根據(jù)生產(chǎn)狀況、設(shè)備維護計劃及當前庫存制定合適的備件采購策略，優(yōu)化備件管理，使庫存保持在合理水平。
UML(統(tǒng)一建模語言)是通用的、標準的建模語言，為軟件開發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持，包括由需求分析到規(guī)格、構(gòu)造和配置。UML建模系統(tǒng)包括需求模型、對象模型和體系結(jié)構(gòu)模型。應用各種UML圖從不同層次、不同角度分析設(shè)計直至實現(xiàn)系統(tǒng)，是一個復雜的過程。目前UML的應用還只是一些簡單的系統(tǒng)，企業(yè)計算機管理系統(tǒng)開發(fā)中應用UML建模相對較少，他的使用價值還沒有得到應有的發(fā)揮。筆者以焊管MES備件管理系統(tǒng)為例，論述UML在需求模型、對象模型、體系結(jié)構(gòu)模型建模中的具體應用。
1 焊管生產(chǎn)備件管理需求分析
焊管生產(chǎn)備件管理中涉及到的人員有系統(tǒng)管理員、備件庫管理員和采購決策人員。系統(tǒng)管理員應能夠?qū)浼芾硐到y(tǒng)進行初始設(shè)置，為使用系統(tǒng)的人分配相應權(quán)限，進行系統(tǒng)的日常維護。備件庫管理員需根據(jù)庫房情況對庫位進行設(shè)置，對采購入庫的備件記錄其詳細信息，包括備件自身信息(編號、名稱、規(guī)格、材質(zhì)等)、備件采購信息(供貨商、采購日期、價格等)和備件入庫信息(入庫單號、入庫日期、入庫數(shù)量、庫位等)；備件出庫時需記錄備件出庫數(shù)量、出庫去向、領(lǐng)用人等信息，當備件在庫房之間或在庫內(nèi)變動時，需及時更新備件信息，定期或不定期地對備件進行盤點，核實備件實際庫存與管理系統(tǒng)中庫存是否一致，然后將核實的結(jié)果向上級反映并做相應處理，除此之外備件庫管理員還要能夠?qū)浼鞣矫娴男畔⑦M行查詢，根據(jù)需要打印各種報表。采購決策人員需要做好備件庫存優(yōu)化工作，包括從備件管理系統(tǒng)中提取信息進行分析，對庫存進行預測，制定好備件采購計劃，包括采購時間和采購量等。
2 系統(tǒng)需求模型
UML需求模型包括靜態(tài)模型(用例圖)和動態(tài)模型(活動圖)。用例圖描述外部的執(zhí)行者與系統(tǒng)提供的用例之間的關(guān)系，活動圖描述系統(tǒng)中各種活動的執(zhí)行順序。
2.1 用例圖
備件管理系統(tǒng)的頂層用例圖如圖1所示。
與系統(tǒng)交互的參與者為系統(tǒng)管理員、備件庫管理員、采購決策人員。用例圖是后續(xù)建模和實際開發(fā)的重要依據(jù)。
圖1 備件管理系統(tǒng)頂層用例圖
系統(tǒng)管理員負責系統(tǒng)的硬件環(huán)境和軟件需求、日常維護、初始設(shè)置。初始設(shè)置指系統(tǒng)管理員錄入備件庫管理員信息并為其分配使用權(quán)限，同時對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)初始化。
備件庫管理員負責庫房管理事務：出入庫、盤庫移庫、庫位設(shè)置等，備件庫管理員庫房管理用例圖如圖2所示。當初始備件入庫時，先核實入庫備件信息，無誤后錄入并給備件分配相應的庫位，同種備件下次再入庫時，系統(tǒng)自動為其分配庫位。備件出庫時庫房管理員記錄出庫數(shù)量、時間、去向、領(lǐng)用部門及領(lǐng)用人等信息。當備件在庫房位置發(fā)生變動，需及時更新備件庫位信息，做移庫處理，便于內(nèi)部信息與庫房實際信息相符。備件庫管理員還需定期盤點庫房，更加全面有效地掌握整個庫房信息。當庫房盤點時，禁止備件出入庫房，確保盤點的正確性。盤點完成后對盤盈盤虧的備件做記錄，并將盈虧信息上報有關(guān)部門，經(jīng)其審核后做相應處理。
圖2 備件庫管理員庫房管理用例圖
采購決策人員根據(jù)當前庫存、生產(chǎn)狀況和設(shè)備維修計劃，從系統(tǒng)中提取必要的信息進行分析決策，最終確定庫存量和采購需求。對備件進行ABC分類，計算備件的安全庫存，根據(jù)備件歷史消耗統(tǒng)計記錄及當前庫存對備件下一時段的庫存預測，并給出采購計劃，包括采購時間和采購數(shù)量等。
2.2 活動圖
活動圖描述了需要做的活動和其執(zhí)行順序，包括活動、系統(tǒng)狀態(tài)、執(zhí)行活動條件等。備件入庫活動圖如圖3所示。本系統(tǒng)包括很多業(yè)務活動，如出入庫、移庫盤點、庫存優(yōu)化等。當需要入庫時，庫管員需要結(jié)合入庫單進行核實，當無誤時入庫。登錄驗證正確后進人入庫管理界面，錄入入庫備件基礎(chǔ)信息，為其分配庫位時，系統(tǒng)將檢查庫房狀況，包括盤點及庫位占用情況，如果未盤庫且未超過該庫位的數(shù)量限制，那么就確定庫位，系統(tǒng)自動更新庫存，入庫成功。如果庫房正在盤點則不能人庫。如果選定的庫位超過了庫位數(shù)量限制，信息提示選擇其他合適庫位，確保最終入庫成功。
圖3 備件入庫活動圖
3 系統(tǒng)對象模型
系統(tǒng)對象模型包括靜態(tài)模型和動態(tài)模型。靜態(tài)模型通過類圖、對象圖、包圖描述系統(tǒng)中對象之間的關(guān)系；動態(tài)模型通過順序圖、合作圖、狀態(tài)圖描述對象之間的交互關(guān)系。分別以類圖和順序圖進行論述。
3.1 類圖
類圖定義了類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如類屬性與操作等；還包括類之間的關(guān)系，如關(guān)聯(lián)、依賴、聚合等。備件管理的業(yè)務內(nèi)容包括用戶管理、入庫管理、出庫管理、盤點管理等，可以從中找出系統(tǒng)實體類，如用戶管理類、備件入庫類、備件出庫類、備件盤點類等。對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫而言，通常每個實體類映射數(shù)據(jù)庫中相應的一個二維表，實體類中的屬性對應該表中的字段，而每個對象就是該表中的一條記錄。在備件管理系統(tǒng)中，定義的各個類之間一般都有關(guān)系發(fā)生。如一個備件庫管理員可以對多條備件入庫記錄操作，而一條入庫記錄一般由一個備件庫管理員操作。用戶管理同備件入庫之間是1對多(*)的關(guān)系。備件管理系統(tǒng)類圖如圖4所示。
圖4 備件管理系統(tǒng)類圖
3.2 順序圖
順序圖描述了交互對象間的交互方式、完成某項行為的對象和這些對象之間傳遞消息的時間順序。他是UML業(yè)務過程分析中非常重要的一種圖，是對整個系統(tǒng)工作流程的一個過程反映，直接影響系統(tǒng)將來是否和實際系統(tǒng)相符合。備件入庫用例順序圖如圖5所示。當備件需要入庫時，備件庫管理員請求登錄備件入庫界面，經(jīng)過用戶管理進行身份驗證并返回確認信息后，備件庫管理員進人備件入庫界面。備件庫管理員向備件入庫界面發(fā)出備件入庫請求，通過備件入庫界面錄入備件信息和庫位，錄入的信息存人數(shù)據(jù)庫相應的表中，最后在備件入庫界面顯示備件入庫成功的信息。
圖5 備件入庫用例順序圖
4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型
系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型包括構(gòu)件圖和部署圖，用于建立系統(tǒng)的實現(xiàn)模型，使用構(gòu)件圖描述業(yè)務過程，使用部署圖描述業(yè)務過程中的組織機構(gòu)和資源。
4.1 構(gòu)件圖
構(gòu)件圖用來描述程序代碼的組織結(jié)構(gòu)，說明各個構(gòu)件之間的依賴關(guān)系，從而便于人們分析和發(fā)現(xiàn)當修改某個構(gòu)件時可能對哪些構(gòu)件產(chǎn)生影響，以便對他們做相應的修改或更新。備件管理系統(tǒng)庫房管理部分的構(gòu)件圖如圖6所示。
圖6 備件管理系統(tǒng)庫房管理部分構(gòu)件圖
4.2 部署圖
部署圖描述的是系統(tǒng)運行時的結(jié)構(gòu)，展示了硬件的配置及其軟件如何部署到網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中。圖7為備件管理系統(tǒng)部署圖。備件管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務器、初始設(shè)置、庫房管理和庫存優(yōu)化4個節(jié)點。初始設(shè)置節(jié)點、庫房管理節(jié)點和庫存優(yōu)化節(jié)點都是通過以太網(wǎng)方式與數(shù)據(jù)庫服務器連接。
圖7 備件管理系統(tǒng)部署圖
以焊管MES備件管理系統(tǒng)開發(fā)為背景，在需求分析基礎(chǔ)上結(jié)合UML建模機制，分別從需求模型、對象模型、體系結(jié)構(gòu)模型對系統(tǒng)進行建模。
(1)需求模型中通過建立用例圖來描述用戶希望系統(tǒng)支持的特征，為后續(xù)建模和開發(fā)奠定基礎(chǔ)；通過建立活動圖來描述系統(tǒng)在執(zhí)行某一用例時的具體步驟。
(2)對象模型中建立了類圖來描述系統(tǒng)的架構(gòu)，指導程序員編碼；建立順序圖來說明類的對象是如何交互實現(xiàn)用例功能。
(3)體系結(jié)構(gòu)模型中通過建立構(gòu)件圖來描述代碼構(gòu)件的物理結(jié)構(gòu)以及各種構(gòu)件之間的依賴關(guān)系；通過建立部署圖來描述系統(tǒng)的物理部署。
從不同層次、不同角度細致地描述了系統(tǒng)，方便了系統(tǒng)分析、設(shè)計、開發(fā)及實施時的信息交流與溝通，降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短了開發(fā)時間。用UML建模指導開發(fā)的備件管理系統(tǒng)現(xiàn)已成功應用于焊管生產(chǎn)現(xiàn)場，取得了良好的應用效果。
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本文標題：基于UML的焊管MES/ERP備件管理系統(tǒng)建模
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