Vol.25 No.6 刘伟等：基于UML炼钢-连铸车间生产调度系统建模 ·533· 产组织的角度来看，随着公司产品结构战略的变 和数据采集与分析的功能.因此，生产调度系统 化，需要引进新的设备，并相应地变更组织机构 应该包括三个子用例：计划与调度、生产指令下 另外，车间内各种设备来自不同的厂家，在操作 达和数据采集分析.如图2所示. 系统、控制软件、通讯协议等方面存在着很大的 (1)计划与调度用例的功能是接受生产订 差异.针对上述情况，在炼钢-连铸生产调度系统 单，基于产品规范将其分解为任务单元，确定适 的建模过程中需要着重考虑以下几个方面： 当的设备，排出浇次计划和炉次计划. (1)在需求定义方面，应该从生产过程的特征 (2)生产指令下达用例负责保证设备和相关 和系统使用者的本质需求出发，确定系统的功能 资源符合生产的要求，并将生产指令按照指定时 和作用.在这方面，UML从用户的角度出发来考 间下发到具体设备.对于生产中的异常情况，本 忠系统能实现哪些具体目标，从而帮助建模人员 用例识别出现的问题，采取适当措施调度车间生 捕获用户的需求.因此，建立的模型能够贴近用 产，调整的情况要向计划与调度用例汇报，请求 户的真实需求， 其更新生产计划. (2)在结构设计方面，相对于人员组织、产品 (3)数据采集与分析用例的功能是监测生产 种类和设备细节，系统结构必须具有独立性，以 设备状况，以及收集和分析生产信息，为生产决 减少组织机构、产品结构和设备配置等变更对本 策提供支持 系统带来的影响，对于这种需求易变、结构复杂 的系统，非常适于采用面向对象的方法建模. 计划人员 生产调度系统 计划与调度 UML与具体的实现无关，可应用于任何语言平 台和工具平台，支持异构的系统环境，通过采用 生产指令下达 合理的封装特性，能够使组织机构、设备配置等 对系统的影响减到最小，并且具有很强的重用 计划执行 性， 员 贪 数据采集与分析 (③)在行为设计方面，重点在于强化生产作业 计划的制定、生产作业计划执行及生产作业实绩 图2炼钢-连铸生产调度系统用例图 管理间紧密衔接，以满足动态生产环境的要求. Fig.2 Scheduling use case in the steelmaking-continous casting scheduling system UML的对象结构将系统中的功能结构与数据结 构密切地联系起来，模型中对象状态的变化基于 2.2系统的静态模型设计 消息触发，适于动态的系统建模，其中交互图可 对炼钢-连铸生产调度系统的设计以及实现 清晰地描述系统的实时需求，系统的实时性和资 有关的概念建模，形成系统的静态模型，如图3 源分配的次序性能够得到充分体现 所示.模型主要由类及类间相互关系组成，这些 相互关系包括关联、泛化和各种依赖关系（如使 2UML在生产调度系统建模中的 用和实现关系)，通过类与类之间的关系反映出 应用 系统的基本框架，而类本身的属性和操作则完成 用例图中所表达的系统功能需求 2.1需求定义 计划与调度、生产指令下达和数据采集与分 在炼钢-连铸生产调度系统的主要用户统称 析是炼钢一连铸车间生产调度系统中的三个主要 为计划人员.从计划人员的角度讲，系统应该完 的类. 成来自公司级计划系统的生产订单，制定生产作 (1)计划与调度类的功能是接受生产订单并 业计划，保证生产按照计划进行，对生产中的突 将其分解为任务单元，确定适当的设备及排出浇 发事件进行处理，向公司级计划系统报告生产订 次计划和炉次计划.与其相关联的类有工艺路 单的完成情况的功能.计划人员可以细分为计划 线、匹配规则、工具、原料、设备类等 制定人员和计划执行人员.从计划制定人员的角 (2)生产指令下达类的主要功能就是保证设 度讲，系统需要完成计划与调度的功能.从计划 备和相关原料符合浇次计划和炉次计划对生产 执行人员的角度讲，系统需要完成生产指令下达 的要求，并根据情况及时更新设备、原料、工具的、 勺1.2 5N O.6 刘 伟等 : 基于 U M L 炼钢一 连铸 车 间生产 调度 系统建 模 产组 织 的角度 来看 , 随着公司产 品 结构 战略 的变 化 , 需 要 引进 新的设 备 , 并相 应地 变更 组织机 构 . 另 外 , 车 间 内各 种 设备 来 自不 同 的厂 家 , 在 操作 系 统 、 控 制 软件 、 通 讯 协 议等 方面 存 在着 很 大 的 差异 . 针 对上 述情 况 , 在炼钢 一连铸 生产 调度 系统 的 建模 过程 中需要 着 重考 虑 以下 几个 方 面 : ( l) 在 需求 定义 方面 , 应 该从 生产 过程 的特 征 和系 统使用 者 的本质 需 求 出发 , 确定 系统 的功 能 和作 用 . 在 这方 面 , U M L 从用 户 的角 度 出发 来考 虑 系统 能实现哪 些具 体 目标 , 从 而帮助 建模人 员 捕 获用 户 的需 求 . 因此 , 建立 的模 型 能够 贴 近用 户 的真 实 需求 . (2 ) 在结 构设 计 方面 , 相对 于人 员 组织 、 产 品 种类 和 设备 细 节 , 系 统 结构 必须 具 有独 立性 , 以 减少 组织机 构 、 产 品结 构和 设备 配置 等变 更对 本 系统 带来 的影 响 . 对 于这 种 需求 易变 、 结构 复 杂 的 系 统 , 非 常适 于 采 用 面 向对 象 的 方法 建 模 . U M L 与具 体 的实 现 无关 , 可 应用 于 任 何语 言平 台和 工具平 台 , 支 持异 构 的系 统环 境 , 通 过 采用 合 理 的封装 特性 , 能够 使组 织 机构 、 设 备配 置等 对 系 统 的影 响 减 到最 小 , 并 且 具有 很 强 的重 用 性 . (3 )在 行 为设 计方面 , 重 点在 于 强化 生产 作业 计划 的制 定 、 生产 作业 计划 执行 及生 产作 业 实绩 管理 间 紧密 衔接 , 以满足 动 态 生产 环境 的要求 . UM L 的对 象 结构 将 系统 中的功 能 结构 与数 据 结 构密切 地联 系起 来 , 模 型 中对象状 态 的变 化基 于 消息触 发 , 适 于动 态 的系 统建 模 . 其 中交互 图可 清 晰地 描述 系统 的 实时 需求 , 系统 的 实时 性和 资 源 分配 的次序 性 能够 得 到充 分 体现 . 2 U M L 在生 产 调 度 系统建模 中的 应 用 .2 1 需 求定 义 在炼 钢一连铸 生 产调 度系 统 的主 要用 户 统称 为 计划 人 员 . 从 计划 人 员 的角度 讲 , 系统 应该 完 成来 自公司级 计划 系 统的 生产 订单 , 制 定生产 作 业 计划 , 保 证 生 产按 照计 划 进行 , 对 生产 中 的突 发事 件进 行处 理 , 向公司 级计划系 统报 告生产 订 单 的完成 情况 的功 能 . 计划 人 员可 以细 分为计 划 制定 人 员和计 划执 行人 员 . 从计 划制 定人 员 的角 度 讲 , 系统 需 要完 成 计划 与 调度 的 功能 , 从 计 划 执行 人 员的角 度讲 , 系 统 需要完 成 生产指 令下 达 和 数据 采集 与 分 析 的功 能 . 因 此 , 生产 调度 系统 应 该包 括三 个 子用 例 : 计划 与调 度 、 生产 指 令下 达和 数据 采 集分 析 . 如 图 2 所 示 . ( l) 计 划 与 调 度 用 例 的功 能 是 接 受 生 产 订 单 , 基 于产 品规 范 将其 分 解 为任 务 单元 , 确 定 适 当 的设备 , 排 出浇 次计 划和 炉 次 计划 . (2 ) 生 产 指令 下达 用 例 负责 保证 设 备和 相 关 资源 符合 生产 的要求 , 并 将 生产 指令 按照 指定 时 间 下发 到具 体 设 备 . 对 于生 产 中 的异 常情 况 , 本 用例 识别 出现 的 问题 , 采取 适 当措施 调 度车 间生 产 , 调 整 的情 况 要 向计划 与 调度 用 例汇 报 , 请 求 其 更 新生 产 计划 . (3 ) 数据 采集 与 分 析用 例 的功 能是 监 测 生产 设 备状 况 , 以及 收 集和 分 析生 产 信 息 , 为 生产 决 策 提供 支 持 , 图 2 炼 钢一连 铸生 产调 度系 统用 例 图 F ig · 2 S e h e d u 如g u s e e a s e in t h e s et e l m a k in g￾e o n U n o u s e a s it n g s e h e d u 如9 s y s et m .2 2 系统 的静 态模 型 设计 对 炼钢 一连铸 生 产调 度 系统 的 设计 以及 实现 有关 的 概念 建模 , 形成 系 统 的静 态模 型 , 如 图 3 所示 . 模 型主 要 由类 及类 间相 互关 系 组成 , 这些 相 互 关 系包 括 关联 、 泛 化 和 各种 依 赖关 系 ( 如 使 用 和 实 现关 系 ) . 通 过类 与 类 之 间 的关系 反 映 出 系统 的基本 框架 , 而类 本身的属 性和 操 作则完 成 用 例 图 中所 表达 的系统 功 能 需求 . 计 划与 调度 、 生产 指 令下 达和 数 据采 集与 分 析 是炼 钢一连铸 车 间生产 调度 系 统 中的三 个主 要 的类 . ( )I 计 划 与调 度 类 的功 能 是接 受生 产 订单 并 将 其分 解 为任 务单 元 , 确 定 适 当的 设备及 排 出浇 次 计 划 和 炉次 计 划 . 与其 相 关 联 的类 有 工 艺 路 线 、 匹配 规 则 、 工 具 、 原 料 、 设 备类 等 . (2 ) 生 产 指令 下达 类 的 主要 功 能就 是保 证 设 备 和相 关原 料 符 合浇 次 计 划 和 炉 次计 划 对 生产 的要 求 , 并根 据情 况及 时更 新 设备 、 原料 、 工具 的