Vol.25 No.6 刘伟等：基于UML炼钢-连铸车间生产调度系统建模 ·535· 公司计划管理计划与调度止艺数据库匹配规则生产任务下达计划与调度生产指令下达工艺数据库设备控制器数据采集与分橱 路线请求 生产订单 浇次计划资源确认请求 工艺路线 炉次计划， 资源请求 确认 资源不足 资源数据 匹配规侧请求 原料、工惟备指令 一完成 匹配规则 生产指令 组浇() 数据采集要求 浇次计划 炉次计划 返回信息 短期调整汇搬 生产信息 无法调整的问题 资源不足 异常生产状况信息 更新浇次(》 生产信息 调整指令 更新炉次( 图4计划与调度时序图 图5生产指令下达时序图 Fig.4 Production plan Sequence Diagram Fig.5 Production directive sequence diagram 次的生产任务编制为相应的转炉的作业计划. 在进行生产时，系统对生产实绩数据进行采 (5)生产任务下达对象从计划与调度对象获 集和分析，为生产决策提供支持.图6描述了实 取浇次计划和炉次计划. 现数据采集与分析功能时模型中对象间交互的 (6)在生产的过程中，生产任务下达类向计 情景. 划与调度类反馈对作业计划（浇次计划、炉次计 在以上讨论的动态模型中，有两点需要注 划)进行短期调整的情况，对其无法调整的问题 意：首先是数据传输的时限严格性问题，例如，在 也会向计划与调度类汇报，以便让其更新作业计 数据采集与分析模块中，设备的异常状态信息必 划（浇次、炉次）， 须立刻送到生产指令下达模块中，以便对生产过 (7)生产完成时，计划与调度类向公司计划 程进行有效的动态调度，而从产品数据分析发往 管理模块报告生产订单的完成情况， 生成产品报告的数据就不如前者要求的时限性 按照业务流程的顺序，计划与调度对象创建 强，第二，数据传输的模式问题.数据采集设备反 完浇次计划与炉次计划后，生产调度系统需要完 馈的生产信息的特征是长度非常短但频率非常 成生产准备工作和下达生产指令.图5描述了完 高，而数据采集与分析发向计划与调度模块的数 成生产指令下达功能时模型中对象之间的交互 据可能就会非常长但频率很低，并且不同的设备 情景： 的通讯协议也有所不同.以上两个问题提醒我们 (1)计划与调度对象将浇次计划和炉次计划 对数据采集与分析模块进行进一步的探讨.解决 信息发送给生产指令下达对象， 的方法之一是为生产指令下达和数据采集与分 (2)生产指令下达对象向工艺数据库请求确 析类这些系统接缝建立接口对象来屏蔽差异， 认所需资源，获得资源确认· 由分析过程可以看出，顺序图适于表达一个 (3)发送原料、工具准备命令到设备控制器 用例中几个对象的交互行为，若想表达跨越多个 并得到准备工作完成的确认， 用例的单个对象的行为，可以使用状态图.这里 (4)生产指令下达模块将生产指令下发到设 给出“浇次计划”的状态图见图7. 备控制器，同时，要求数据采集模块进行数据采 综上所述，利用UML中的时序图和状态图 集和分析，图中用半个箭头来表示这两个消息是 直观表达了炼钢-连铸车间生产调度系统的运作 同时发生的异步消息。 过程以及复杂对象在其生命周期内状态的变化 (5)对于设备控制器返回的异常生产状况信 过程和触发条件，体现了系统对实时性和动态环 息，进行问题识别和动态调度，调度的结果以及 境适应的要求.通过研究对象间的消息传递，可 依靠动态调度无法解决的问题，要向计划与调度 以进一步修订、精化类图，为类添加操作.进行系 模块申请更新浇次计划和炉次计划， 统建模时，必须综合考虑这些工作步骤，以体系、 b l . 5 2 N o . 刘伟 等 6 : 基 于 炼 钢一 连铸车 间 生产 调度 系统建 模 L · 3 5 5 . M U 公司计划管理 设备控制别 路线请水 { 工艺路巍药 声 夕 炉次计划 资源不足 ` 资源请求 J 资源不足 资源数据 人 、 仁 原料 、 工具 生产信息 k 匹配敖 碑 兰, , 7 石咏 匹配规汉lJ 生 产指令 立 组浇 0 数据采 ;集要求 返回信息 声 炉次计划 : ` 短期调整汇报 异常生产眯况信息 : 无法调整的问题 ,生 调整指令 产信息 气 ` 更新浇次 ( ) - , 盯- - - - - 一 - - - 一 - 里研丫 认 一- - -」卜 欠 图 4 计 划与调 度 时序 图 F i g . 4 P or d u e 找o o lP a n s e q u . e e D aj g ar 功 图 5 生产 指 令下 达时序 图 F i .g 5 P or d u e it o n d i er e ivt e s e q u e n e e d i a g r a m 次 的生产 任 务编 制 为相 应 的转 炉 的作 业计 划 . ( 5) 生产 任 务下 达对 象 从计 划 与调 度对 象 获 取 浇 次计 划和 炉 次计 划 . (6 ) 在 生产 的 过程 中 , 生产任 务 下 达类 向计 划 与 调度类 反 馈对 作 业 计划 ( 浇次 计划 、 炉 次计 划 ) 进 行 短 期调 整 的情 况 , 对 其无 法 调整 的问题 也会 向计 划 与调度 类汇 报 , 以便 让其 更 新作 业计 划 ( 浇 次 、 炉 次 ) . (7 ) 生产 完成 时 , 计划 与 调度 类 向公 司计 划 管 理模块报 告 生产 订 单 的完 成情 况 . 按 照业 务 流程 的顺 序 , 计 划与 调度 对 象创 建 完浇 次计划 与 炉次 计划 后 , 生产 调度 系统 需要 完 成 生产准 备 工 作和 下达 生产 指 令 . 图 5 描述 了完 成 生产 指 令 下达 功 能 时模 型 中对 象 之 间 的交 互 情景 : ( l) 计划 与调 度 对象 将 浇次 计划 和 炉 次计 划 信息发送 给 生产 指 令下 达 对象 . (2 ) 生产 指令 下 达对 象 向工 艺 数据 库请 求 确 认所 需 资源 , 获得 资源 确 认 . (3 ) 发 送 原料 、 工具 准 备命 令 到设 备控 制 器 并得 到准 备 工作 完成 的确认 . ( 4) 生产 指令 下 达模 块将 生 产指 令 下发 到 设 备控 制器 , 同时 , 要 求数 据采 集 模块 进 行数 据 采 集 和分 析 , 图中用 半个 箭头 来表示 这 两个 消息 是 同 时发 生 的异步消 息 . (5 ) 对于 设 备控 制器 返 回 的异 常生 产状 况 信 息 , 进行 问题识 别 和动 态 调度 , 调度 的结果 以及 依 靠动 态调 度无 法解 决 的问题 , 要 向计 划 与调度 模块 申请 更 新浇 次计 划 和 炉次 计划 . 在 进 行 生产 时 , 系 统对 生产 实 绩数 据进 行 采 集 和分 析 , 为生 产 决策 提供 支 持 . 图 6 描述 了实 现 数据 采 集 与 分 析功 能 时 模 型 中对 象 间交 互 的 情 景 . 在 以上 讨 论 的 动 态 模 型 中 , 有 两 点 需要 注 意 : 首先是 数据 传输 的 时 限严 格性 问题 , 例如 , 在 数 据采 集 与分析 模块 中 , 设 备 的异 常状 态信 息必 须立刻 送 到生产 指令 下 达模 块 中 , 以便对 生产 过 程 进行 有效 的动 态调 度 , 而从产 品 数据 分析发 往 生成 产 品报 告 的数 据 就 不如 前 者 要 求 的 时 限性 强 . 第 二 , 数据 传输 的模 式 问题 . 数 据 采集 设备 反 馈 的生产 信 息 的特 征 是长 度 非 常 短但 频 率 非 常 高 , 而 数据 采集 与分 析 发 向计划 与调度 模 块 的数 据 可能 就会 非常 长但 频率 很低 , 并且 不 同的设 备 的通 讯 协议 也有所 不 同 , 以上 两 个 问题 提 醒我 们 对数 据采 集 与分析 模 块进 行进 一 步 的探 讨 . 解 决 的方法 之 一 是 为 生产 指 令 下 达 和 数据 采 集 与 分 析类 这 些 系统 接缝 建 立接 口 对象 来 屏 蔽差 异 . 由分 析 过程 可 以看 出 , 顺序 图适于 表达 一 个 用例 中 几个对 象 的交 互行 为 , 若想 表达 跨越 多个 用 例 的单 个对 象 的行 为 , 可 以 使 用状 态 图 . 这 里 给 出 “ 浇次 计 划 ” 的状 态 图见 图 7 . 综上 所述 , 利用 U M L 中的 时序 图和 状 态 图 直观 表达 了炼 钢一 连铸 车 间生 产调 度 系统 的运作 过 程 以及 复 杂 对 象在 其 生 命 周 期 内状 态 的变 化 过程 和触 发条 件 , 体现 了系统 对 实时性 和动 态环 境适 应 的要 求 . 通 过 研 究对 象 间 的消 息传 递 , 可 以进一 步 修订 、 精 化类 图 , 为类添 加 操作 . 进行 系 统建 模 时 , 必 须综 合 考虑 这 些 工作 步骤 , 以体系