學習筆記 MES系統(tǒng)的UML建模方法
UML建模語言有很多值得學習的地方，這里向大家介紹一下MES系統(tǒng)的UML建模方法，本節(jié)論述了利用UML開發(fā)MES系統(tǒng)的重要性。重點對MES系統(tǒng)中用例圖的和活動圖的建模過程做了詳細的分析。下面請看詳細介紹。
MES系統(tǒng)的UML建模方法
統(tǒng)一建模語言（UML）是面向對象建模的標準語言，在軟件工程發(fā)揮著重要作用。接合某具體車間MES系統(tǒng)實施建模過程，描述了UML在MES系統(tǒng)中的建模方法，論述了利用UML開發(fā)MES系統(tǒng)的重要性。重點對MES系統(tǒng)中用例圖的和活動圖的建模過程做了詳細的分析。
1前言
制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）是當今制造型企業(yè)信息化的熱點。MES填補了企業(yè)計劃層與車間過程控制層的信息斷層，能根據計劃幫助組織生產，并能控制和記錄產品的復雜生產流程，使得企業(yè)的計劃與執(zhí)行能得到很好的銜接，這對提高企業(yè)的管理水平與市場競爭力很有意義。因此，開發(fā)實施適用的MES系統(tǒng)是很有必要的。
建模是所有建造優(yōu)質軟件活動中的中心環(huán)節(jié)。通過建模，可以便于開發(fā)人員展現(xiàn)系統(tǒng)，使人們理解項目。一個成功的模型可以允許開發(fā)人員指定系統(tǒng)的結構或行為，提供指導開發(fā)人員構造系統(tǒng)的模板，記錄開發(fā)人員的決策等。
2UML概述
統(tǒng)一建模語言（UML）是一種用于提取面向對象分析和設計（OOAD）過程的產物的圖形化語言。它為交流面向對象的設計中的需求、行為、體系結構和實現(xiàn)提供了一套綜合的表示法。UML中所有事物都用對象的概念來描述：對象采取的行為、對象之間的關系、對象的部署，以及對象為了響應外部事件而改變狀態(tài)的方式。
UML用于描述模型的基本詞匯有三種：要素（Things）、關系（Relationships）和圖（Diagrams）。其中，要素包括表述結構的要素，如“用例”、“類”、“接口”和“協(xié)作”等；表示行為的要素，如“交互”和“狀態(tài)機”；表示組織的要素，如“包”；關系有關聯(lián)關系、依賴關系、泛化關系和實現(xiàn)關系。圖包括用例圖、活動圖、組建圖、順序圖、協(xié)作圖、類圖、狀態(tài)圖、部署圖、包圖等9個不同類型。
3MES系統(tǒng)UML建模的優(yōu)勢
現(xiàn)代軟件設計很大程度上或完全依賴于對象的概念，即將數(shù)據通過語法緊密綁定到可在該數(shù)據上執(zhí)行的操作。面向對象的分析（OOA）是根據對象來定義問題的過程，而面向對象的設計（OOD）是定義組件、接口、對象、類、屬性和操作的過程。一般情況下，以在分析期間定義的候選對象作為開始，然后，根據細化解決方案的需要而添加或改變對象。
在使用UML的OOAD情況中，模型主要由圖組成：靜態(tài)圖描述了系統(tǒng)的結構，動態(tài)圖則描述了系統(tǒng)的行為，使用動態(tài)圖時，可以跟蹤具體的行為，并且分析不同的情況如何結束。使用靜態(tài)圖時，可以確保每個組件或類可以訪問執(zhí)行它應當負責行為需要的接口和信息，并且可以很容易地在模型中進行改變。
其他建模工具，如常用的實體-關系圖、數(shù)據流圖及HIPO圖等都是結構化分析與設計（SSAD）的工具，其符號和圖形不統(tǒng)一，不便于項目中人員間的交流，而UML是面向對象建模語言的標準，避免了圖例混亂和溝通不暢等問題，它適用于以面向對象技術來描敘任何類型的系統(tǒng)，***還能直接生成構造系統(tǒng)的模板，UML貫穿于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段，具有較大的靈活性。
4UML建模的流程
UML能在系統(tǒng)開發(fā)的不同階段建立不同的模型，在分析階段，模型的目的是捕獲系統(tǒng)的需求，建立“現(xiàn)實世界”的類和協(xié)作的模型。在設計階段，模型的目的是在考慮實現(xiàn)環(huán)境的情況下，將分析模型擴展為可行的技術方案。在實現(xiàn)階段，模型是那些寫并編譯的實際源代碼。在部署階段，模型描述了系統(tǒng)是如何在物理結構中部署的。
系統(tǒng)建立模型的過程就是將任務劃分為需求分析階段、設計階段、實現(xiàn)階段、部署階段等幾個階段連續(xù)的迭代的過程。用UML活動圖模擬如圖1所示。
運用UML進行面向對象的系統(tǒng)分析時，首先要對項目進行需求調研，分析項目的業(yè)務流程圖和數(shù)據流程圖，以及項目中涉及的各級操作人員，識別出系統(tǒng)中的所有用例和角色；接著分析系統(tǒng)中各角色和用例間的聯(lián)系，使用UML建模工具畫出系統(tǒng)的用例圖；***，勾畫系統(tǒng)的概念層模型，借助UML建模工具描述概念層的類圖和活動圖。
UML建模過程具有如下特征：
（1）支持用例驅動。即首先將用戶需求轉換為系統(tǒng)需求（即用例），并根據對用例的描述和分析，得出系統(tǒng)類，然后進一步描繪出系統(tǒng)類的靜態(tài)結構和動態(tài)行為，繼而描述系統(tǒng)類的代碼結構和物理配置。
（2）以系統(tǒng)架構為中心。以系統(tǒng)架構為中心就是在建模過程中要圍繞系統(tǒng)架構，對系統(tǒng)進行抽象，并以用例為中心，構造出簡單而又有效的體系結構。
（3）迭代增量式開發(fā)過程。迭代增量式開發(fā)過程使項目開發(fā)人員能夠漸進地開發(fā)和完善系統(tǒng),使得每次迭代都能對原有系統(tǒng)有所改善。
5基于UML的MES建模的方法
MES是一種復雜的制造業(yè)信息系統(tǒng)，下面以某具體車間實施MES的案例作為本文的背景進行研究，描述基于UML的MES建模方法和過程。
5.1MES系統(tǒng)的功能需求
系統(tǒng)建模前首先要明確需求。通過分析，該車間MES系統(tǒng)的功能需求主要包括以下幾個方面：
（1）物料流程管理。管理各種生產物料資源，使其在開始工作之前備齊，記錄和管理物料的分配與交接過程。
（2）分派生產單位。依據工作單、順序、批量、批次及任務令來管理生產單位的流程，根據工廠內所發(fā)生的事件及時指示所需進行的作業(yè)，且能彈性的更改已定的排程。
（3）過程管理。能獲得處理中產品及參數(shù)的數(shù)據，監(jiān)控生產并自動修正或提供決策支持給操作人員。
（4）條碼管理。管理條形碼的使用，并監(jiān)測條形碼的正確粘貼及其相關的產品裝箱與庫存產品條形碼管理。保證每批次產品的條形碼序列不重號、不漏號、不錯號。
（5）庫存管理。提供成品批號登記、入庫管理和數(shù)據上報公司等功能。
（6）績效分析。提供實際制造情形、歷史數(shù)據和預期狀況三者比較的實時報告，包括資源利用率、產品合格率、資源耗費等數(shù)據。
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