基于UML的化纤行业物流自动化包装线管理信息系统建模

许随馨，王丽丽，贾 沛，耿运祥，员俊峰

（北京机械工业自动化研究所，北京 100120）

1 化纤行业特点及需求

化纤市场产品生命周期日趋缩短，多品种、小批量、个性化的生产已经成为企业生存的关键。因此，国内外许多用于大批量生产的刚性生产线正在逐步改造为小批量、单件、多品种的柔性自动生产线，因此对物流系统的柔性化要求更高，主要表现在以下四个方面：

1) 工艺装备、夹具的柔性化设计；

2) 对托盘与周转箱的标准化设计；

3) 拼盘管理的柔性化；

4) 无级变化的生产线节拍，以及更加灵活性的输送系统调度。

系统化的化纤物流自动化包装线管理系统可以更好采用现代物流、信息和计算机管理技术，将自动化物流输送设备同计算机调度、管理软件相结合，从而取代传统的人工作业模式，突破制约化纤行业企业产能提升的瓶颈，使国内化纤企业可以大幅提高产量，节省大量劳动力成本，对产品品质、质量起到极大提升。

2 软件建模及UML语言的应用

软件建模是用现代软件工具或平台制作目标应用系统的模型，是将软件实现与客观现实有机联系的一种很好的技术手段，能够充分显示客观现实在软件开发上模型映射，使软件开发充分反映客观现实的状态。

作为一种建模语言，UML的重要内容可以由下列五类视图来定义：

1) 用例视图。

2) 静态视图。

3) 行为视图。

4) 交互视图。

5) 实现视图。

UML工具不仅可以支持软件可视化的要求和设计建模，同时它也可以反映企业业务流程的实际情况，而且也易于被软件开发人员所理解，具有软件开发的语境，这样双方利用UML工作这个共同平台进行沟通，消除误解，使各方更好地理解对方的观点，从而提高了沟通的有效性。

3 物流自动化包装线管理信息系统架构

物流自动化包装线管理信息系统针对化纤行业物流自动化企业的特点，是基于现代计算机信息管理理论与现代生产管理理论的一种软件产品，对于自动化物流包装线而言它是独立的，而对于整个企业，它又是企业管理资源系统ERP的一个子系统，主要有立体仓库管理、车间调度管理、人员信息管理和生产日志管理四个功能。

各个模块的主要功能如下：

图1 系统总体功能

1) 车间调度管理：读取条码信息，通过条码识别对工件进行标识，生产过程中的物流跟踪，实现基本的货物自动存储/发放功能外，还提供数据查询、产品制造档案的建立和生产日报、计划与完成数据的对比生成现场运行状态显示、单据打印、报表打印、系统维护、设备控制以及车间调度等功能。

2) 立体仓库管理：要具备库内存储管理、入库管理、出库管理等主要功能；同时还需要具有人工修改、调货、录入等手动功能；空、满托盘应按各种班次、托盘号、入库时间进行实时统计，以备查询。

3) 人员信息管理：对车间中所有使用此数据系统的用户进行管理，包括添加用户、删除用户、用户口令管理、用户权限管理、用户使用情况查询等功能。

4) 生产日志管理：对于生产中所有可能出现异常情况的环节均进行日志记录：一般包括错误日志，用户设置，纱团分流情况，纱团称重及等级标定、各种手动操作等。

4 面向对象的系统建模

根据对企业自动化包装生产线工艺需求的分析，可以将整个生产线划分为如图2所示的区段。

图2 生产工艺段划分

通常使用用例图描述用户和信息系统间的交互，设备模块与系统操作关系；时序图动态描述用例图中各角色的相互作用时间逻辑顺序等。图3是立体仓库管理系统用例图。

图3 立体仓库管理系统用例图

在需求建模过程中，使用了系统需求审核列表来确定和描述系统需求：

1）信息采集功能

纱车上线前需要进行纱团检测，合格的话，进入输送线。纱车经转台被输送到机器人抓取，并对纱团信息进行采集。其UML时序图如图4所示。

图4 纱团信息采集时序图

2）自动化包装生产线控制

计算机管理系统根据需求信息下发出垛作业指令给堆垛机控制系统。生产线自动对其进行调库，包装，装箱等操作，其UML时序图如图5所示。

图5 自动化包装生产线控制时序图

整个逻辑模型开发过程中我们首先创建了自动化生产线物流管理软件的物理模型和逻辑模型，在此基础上修改和改善原有系统的功能和流程的清晰结构图，并结合用户提出部分新的需求，最后使用结构化分析工具为新的系统开发出逻辑模型。

结合数据库知识和自动化包装线的实际情况，进行数据库设计。图6是部分数据表的关系。

5 结论

图6 部分数据表的类图

本文来源于北京机械工业自动化研究所(RIAMB)的实际工程项目——某企业化纤加弹自动化包装线。通过对化纤自动化包装线信息管理系统的需求分析、设计和实现，实现了系统预期的目标。利用UML建模工具对系统进行建模。采用模块化设计方案，整个系统达到对使用者有效性、完整性、可靠性、健壮性、可用性的要求。系统上线运行的效果表明，其可有效提高自动化包装线的工作效率，具有较好的应用价值和在化纤行业的推广价值。

[1]冀振燕.UML系统分析设计与应用案例[M].北京：人民邮电出版社,2003.

[2]施昊华,张朝辉.UML面向对象结构设计与应用[M].北京：国防工业出版社,2003.

[3]赵合计,孙正美,张立春.基于UML活动图的工作流建模方法[J].烟台师范学院学报(自然科学版),2002,18(4)：241.246.