基于UML的化纖行業物流自動化包裝線管理信息系統建模

許隨馨，王麗麗，賈 沛，耿運祥，員俊峰

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

1 化纖行業特點及需求

化纖市場產品生命周期日趨縮短，多品種、小批量、個性化的生產已經成為企業生存的關鍵。因此，國內外許多用于大批量生產的剛性生產線正在逐步改造為小批量、單件、多品種的柔性自動生產線，因此對物流系統的柔性化要求更高，主要表現在以下四個方面：

1) 工藝裝備、夾具的柔性化設計；

2) 對托盤與周轉箱的標準化設計；

3) 拼盤管理的柔性化；

4) 無級變化的生產線節拍，以及更加靈活性的輸送系統調度。

系統化的化纖物流自動化包裝線管理系統可以更好采用現代物流、信息和計算機管理技術，將自動化物流輸送設備同計算機調度、管理軟件相結合，從而取代傳統的人工作業模式，突破制約化纖行業企業產能提升的瓶頸，使國內化纖企業可以大幅提高產量，節省大量勞動力成本，對產品品質、質量起到極大提升。

2 軟件建模及UML語言的應用

軟件建模是用現代軟件工具或平臺制作目標應用系統的模型，是將軟件實現與客觀現實有機聯系的一種很好的技術手段，能夠充分顯示客觀現實在軟件開發上模型映射，使軟件開發充分反映客觀現實的狀態。

作為一種建模語言，UML的重要內容可以由下列五類視圖來定義：

1) 用例視圖。

2) 靜態視圖。

3) 行為視圖。

4) 交互視圖。

5) 實現視圖。

UML工具不僅可以支持軟件可視化的要求和設計建模，同時它也可以反映企業業務流程的實際情況，而且也易于被軟件開發人員所理解，具有軟件開發的語境，這樣雙方利用UML工作這個共同平臺進行溝通，消除誤解，使各方更好地理解對方的觀點，從而提高了溝通的有效性。

3 物流自動化包裝線管理信息系統架構

物流自動化包裝線管理信息系統針對化纖行業物流自動化企業的特點，是基于現代計算機信息管理理論與現代生產管理理論的一種軟件產品，對于自動化物流包裝線而言它是獨立的，而對于整個企業，它又是企業管理資源系統ERP的一個子系統，主要有立體倉庫管理、車間調度管理、人員信息管理和生產日志管理四個功能。

各個模塊的主要功能如下：

圖1 系統總體功能

1) 車間調度管理：讀取條碼信息，通過條碼識別對工件進行標識，生產過程中的物流跟蹤，實現基本的貨物自動存儲/發放功能外，還提供數據查詢、產品制造檔案的建立和生產日報、計劃與完成數據的對比生成現場運行狀態顯示、單據打印、報表打印、系統維護、設備控制以及車間調度等功能。

2) 立體倉庫管理：要具備庫內存儲管理、入庫管理、出庫管理等主要功能；同時還需要具有人工修改、調貨、錄入等手動功能；空、滿托盤應按各種班次、托盤號、入庫時間進行實時統計，以備查詢。

3) 人員信息管理：對車間中所有使用此數據系統的用戶進行管理，包括添加用戶、刪除用戶、用戶口令管理、用戶權限管理、用戶使用情況查詢等功能。

4) 生產日志管理：對于生產中所有可能出現異常情況的環節均進行日志記錄：一般包括錯誤日志，用戶設置，紗團分流情況，紗團稱重及等級標定、各種手動操作等。

4 面向對象的系統建模

根據對企業自動化包裝生產線工藝需求的分析，可以將整個生產線劃分為如圖2所示的區段。

圖2 生產工藝段劃分

通常使用用例圖描述用戶和信息系統間的交互，設備模塊與系統操作關系；時序圖動態描述用例圖中各角色的相互作用時間邏輯順序等。圖3是立體倉庫管理系統用例圖。

圖3 立體倉庫管理系統用例圖

在需求建模過程中，使用了系統需求審核列表來確定和描述系統需求：

1）信息采集功能

紗車上線前需要進行紗團檢測，合格的話，進入輸送線。紗車經轉臺被輸送到機器人抓取，并對紗團信息進行采集。其UML時序圖如圖4所示。

圖4 紗團信息采集時序圖

2）自動化包裝生產線控制

計算機管理系統根據需求信息下發出垛作業指令給堆垛機控制系統。生產線自動對其進行調庫，包裝，裝箱等操作，其UML時序圖如圖5所示。

圖5 自動化包裝生產線控制時序圖

整個邏輯模型開發過程中我們首先創建了自動化生產線物流管理軟件的物理模型和邏輯模型，在此基礎上修改和改善原有系統的功能和流程的清晰結構圖，并結合用戶提出部分新的需求，最后使用結構化分析工具為新的系統開發出邏輯模型。

結合數據庫知識和自動化包裝線的實際情況，進行數據庫設計。圖6是部分數據表的關系。

5 結論

圖6 部分數據表的類圖

本文來源于北京機械工業自動化研究所(RIAMB)的實際工程項目——某企業化纖加彈自動化包裝線。通過對化纖自動化包裝線信息管理系統的需求分析、設計和實現，實現了系統預期的目標。利用UML建模工具對系統進行建模。采用模塊化設計方案，整個系統達到對使用者有效性、完整性、可靠性、健壯性、可用性的要求。系統上線運行的效果表明，其可有效提高自動化包裝線的工作效率，具有較好的應用價值和在化纖行業的推廣價值。

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