基于模型的生產管理軟件研發與應用

趙陽 賈偉

在智能制造的大背景下，新技術發展日新月異，生產管理業務需求的不斷變化，對軟件實現過程和項目實施管理提出了更高的要求。信息技術中心（金航數碼）順應大勢，應用架構方法研究基于模型的產品研發與應用，以升級研發模式為基礎，實現軟件研發過程以模型為紐帶貫穿需求分析、架構設計和詳細設計到編碼等階段，轉變多復制、難遷移的項目傳統模式;以轉變項目應用模式為目標，實現以產品為原型的靈活配置與部署應用，保障用戶需求能夠快速響應和準確反饋。

一、基于模型的軟件研發方法

基于模型的軟件研發方法，本質是基于模型的傳遞，實現業務與IT的貫通，主要圍繞流程、數據和組件化三條主線來實現基于模型的傳遞，以下主要通過業務流程建模和數據建模兩個方面介紹基于模型軟件方法在生產系統中的應用。

業務流程建模方面，通過業務模型，對工業軟件研發過程進行表達和傳遞，實現準確描述和知識有效積累，遵循產品設計、軟件實現、項目應用和產品回歸的技術路線，開展基于模型的產品研發及項目應用，以可視化的方式，貫通從需求分析、業務梳理、軟件設計到產品交付的產品研發全過程如圖1所示，由傳統定制化研發向基于模型、面向服務的新研發模式轉變，達到降低成本、縮短周期以及加快交付的目的。

數據建模方面，通過數據模型驅動，承接邏輯參考模型，從業務對象到數據對象，再到物理數據模型，定義和規范數據庫對象如圖2所示，通過對數據庫對象的創建、變更及查詢管理，實現數據庫變更的追溯與版本管理;通過對業務組件與數據庫對象的映射，實現功能與數據模型關系的可視化展示;通過數據模型驅動對生產業務緊密相關的數據進行全貌性、整體性的分析和描述，統一系統模型的設計，實現生產系統集成，解決數據對象重復問題;通過元數據規則統一，從根本上解決數據孤島，促進數據共享，提高數據質量;通過數據的模型管理工具，使產品物理模型應用項目數量、回歸的項目所依據的產品版本、項目在定制化開發過程中的變更內容（數據庫對象變更、變更內容和變更比對）均具有可描述性，提高研發質量及數據質量。

二、軟件研發過程實現

在軟件研發過程中，貫通產品需求分析、業務梳理、數據模型梳理、軟件設計和產品交付各階段，實現了生產系統軟件研發從傳統研發到基于模型研發的轉型。在需求分析階段，選取典型案例、抽取業務需求、提煉共性與差異;在業務梳理階段，以需求分析成果物為輸入，構建業務模型、數據模型，從業務和數據兩個方面，通過可視化的企業建模系統，定義業務流程、設定功能屬性和參數，將業務和數據相結合，管理業務功能模塊和數據的對照關系，滿足可追溯的要求;最終基于用例圖、類圖進行組件設計和軟件開發，以基于模型的研發工具支撐生產管理產品研發，與業務解決方案深度融合，實現業務與IT的貫通，促進軟件開發從定制到配置，涵蓋復雜組織體架構、流程架構和軟件實現。

三、研發成果及應用

產品研發過程，以模型的思想為指導，完成生產計劃管理、庫存管理、采購管理、供應商管理、MES、項目制造、成本管理、關務管理、生產管控、APS高級排產和銷售管理等11個軟件產品的研制，企業建模系統支撐產品設計的快速轉化，提高設計與開發效率。以模型為引導，通過定義參數，在模型內部進行不同組合，滿足不同業務需求。

項目應用過程，以基于模型的產品研發快速落地為條件，實現項目的快速實施與交付，成果已在鄭飛、快飛、黎陽、貴飛和西飛（天津）等項目中經過多輪驗證。其中，黎陽的生產管控項目2018年驗收，被航發集團推薦為科技成果創新項目。通過模型促進業務和IT融合的同時，項目也從傳統實施模式向基于模型的軟件實施模式轉型，更多產品組件可以復用，減少項目定制化開發，更好的用戶體驗和用戶交互方式提升了用戶滿意度。

四、結論

基于模型的軟件研發與應用模式，實現了研發過程模型貫通、項目應用快速交付。從產品研發角度，實現產品研發過程從需求分析、流程梳理、數據模型管理、軟件設計、參數配置到產品應用的全生命周期管理;從客戶需求角度，實現業務需求快速轉化與迭代，強邏輯復用與定制化頁面，保障項目平穩落地與高效實施;從項目管理角度，實現研發過程橫向到邊的產品譜系全覆蓋，以及項目應用縱向到底的客戶需求快響應，有效達到降本增效的目標。