基于UML的生产车间数字制造环境模型研究

论文摘要

数字制造是未来制造业发展的方向，对数字制造的建模是当前急需要解决的问题。数字制造的建模目前虽然已有很多专家学者基于不同的角度例如：面向过程、面向决策、面向对象提出了一些模型，但由于现有的技术上的实现难度，这些模型只实现了部分功能，不够完善。为避免对数字制造过程行为建模的难度，本课题试图通过建立制造环境的模型，为实现制造企业的资源、信息的共享，最终建立数字制造的建模做了新的方法尝试。制造环境的建模已有的文献不多，对其开展的研究很少。本文通过考察数字化生产车间的生产活动，以车间制造环境为对象，分析了其组成要素及关系，利用支持统一建模语言UML的Rational Rose为工具，建立其静态及动态模型。具体实施步骤是：首先根据提出的环境系统的目标功能，建立系统的Use Case图，在此基础上识别并确定系统的基本对象和类；随后设计这些对象和类的属性、方法和操作，绘制对象类图；接着通过分析对象和类之间的关系，确定对象间的行为和活动，并通过绘制活动图、顺序图、状态图来反映对象间的行为及对类的状态的影响。最后绘制系统的组件图和配置图，反映出本系统在车间的实际物理构成。生产车间制造环境系统是一个复杂的面向对象的数据库系统，它是面向对象的程序设计技术和数据库技术的融合。面向对象的程序设计是一种全新的程序设计方法，它采用事件驱动的方式，从根本上改变了传统的程序设计模式。其基本思想是：建立和具体实际应用相对比的对象，并通过对这些对象的组合来创建具体的应用程序。它给程序设计带来了许多良好的特性。根据已经建立的环境系统UML模型，在支持面向对象的可视环境下(VB6.0)，首先设计了环境系统的用户界面，包括用户登录、注册以及系统运行主界面。然后根据模型已经设计的数据库结构，运用编程方法建立VB下的环境系统数据库。最后通过编程、调试实现了环境系统数据库的数据操作功能(包括数据的查询、增添、修改、删除)、设备故障处理功能，并部分实现了生产任务调度功能。由于环境系统的复杂性，本课题建立的环境系统还需要进一步的完善，例如：调度算法的实现，环境系统的网络化实现等。环境系统的良好应用前景使得本课题的继续深入显得非常有意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源、研究目的及意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究目的及意义
• 1.2 数字制造的研究现状
• 1.3 制造环境的研究问题
• 1.4 课题研究目标、内容
• 1.5 本文的结构及概述
• 第二章 数字制造建模方法
• 2.1 引言
• 2.2 数字制造建模方法
• 2.3 面向对象建模方法
• 2.3.1 面向对象程序设计方法
• 2.3.2 对象建模方法
• 2.3.3 UML方法
• 2.4 支持UML的开发工具:Rational Rose
• 第三章 基于UML的生产车间数字制造环境模型
• 3.1 分析问题
• 3.1.1 Use Case图
• 3.1.2 交互图（协同图）
• 3.2 制造环境系统静态结构模型
• 3.2.1 建立对象类图
• 3.2.2 定义用户接口
• 3.2.3 数据库模型
• 3.2.4 环境系统包图
• 3.3 系统动态行为模型
• 3.4 制造环境系统组件图
• 3.5 制造环境系统的配置图
• 3.6 往返工程
• 第四章 制造环境系统模型的设计实现
• 4.1 环境系统数据库的功能设计
• 4.2 环境系统数据库的界面设计
• 4.2.1 系统登录界面设计
• 4.2.2 环境系统主界面设计
• 4.3 环境系统数据库（hjxt.mdb）设计
• 4.4 环境系统数据操作设计
• 4.4.1 数据查询设计
• 4.4.2 环境系统数据维护设计
• 4.5 菜单“设备故障处理”及“任务调度”程序流程设计
• 第五章 制造环境数据库系统的编程、运行
• 5.1 环境数据库系统登录界面运行程序
• 5.2 环境数据库系统主界面运行程序
• 5.3 “设备故障处理”运行程序
• 5.4 “生产任务调度”运行程序
• 5.5 数据“查询”及“维护”运行程序
• 5.6 程序的调试及错误处理
• 5.6.1 程序错误的种类
• 5.6.2 程序调试方法
• 5.6.3 程序错误处理
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位以来公开发表的论文
• 致谢