基于UML的參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)分析與建模

  關鍵詞 UML ，系統(tǒng)建模，參數(shù)監(jiān)控；

  1. 引言

  隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，生產(chǎn)過程復雜度日益提高，機器人在汽車工業(yè)中得到了廣泛的應用，采用工業(yè)機器人可以大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，然而對于多個機器人的生產(chǎn)線系統(tǒng)，存在著諸如如何協(xié)調多臺機器人工作，減少故障排除時間，使得管理人員能夠及時了解生產(chǎn)線場運行情況等問題。大量的工程實踐證明，對機器人生產(chǎn)線進行監(jiān)控可以有效的解決或緩解上述問題。由于系統(tǒng)的結構比較復雜，包括多個分系統(tǒng)，為了保證系統(tǒng)結構設計良好，同時也為了降低軟件開發(fā)的風險，必須采用科學、高效的建模方法。統(tǒng)一建模語言 UML(Unified Modeling Language ，簡稱 UML) 是 OMG 組織確定的面向對象的標準建模語言，它是一種可視化的建模語言，它能讓系統(tǒng)構建者用標準的、易于理解的方式建立起能夠表達出他們想法的系統(tǒng)藍圖，并提供了一種機制，以便于不同的人之間有效地共享和交流設計成果。 UML 使用面向對象的概念來分析、描述軟件系統(tǒng)并構造系統(tǒng)模型，是一種在大型復雜系統(tǒng)的建模領域中得到普遍認可的優(yōu)秀軟件工程方法 [1] 。因此，嘗試用 UML 來對監(jiān)控系統(tǒng)軟件進行建模。 mda.com 　

  2. 采用 UML 對軟件系統(tǒng)進行建模的基本框架

  UML 包括一些可以相互組合為圖標的圖形元素， 通過提供不同形式的圖形來表述從軟件分析開始的軟件開發(fā)全過程的描述，一個圖就是系統(tǒng)架構在某個側面的表示，所有的圖組成了系統(tǒng)的完整視圖。 UML 主要提供了以下五類

  （ 1 ）第一類是用例圖（ Use Case Diagram ），從用戶角度描述系統(tǒng)功能，并指出參與者 , 用例圖用來從用戶的角度收集系統(tǒng)的需求。

  （ 2 ）第二類是靜態(tài)圖（ Static Diagram ），包括類圖、對象圖和包圖。其中類圖描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結構。對象圖是類圖的實例。包圖由包或類組成，表示包與包之間的關系。包圖用于描述系統(tǒng)的分層結構。

  （ 3 ）第三類是行為圖（ Behavior Diagram ），描述系統(tǒng)的動態(tài)模型和組成對象間的交互關系。其中狀態(tài)圖描述類的對象所有可能的狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉換，并給出狀態(tài)變化序列的起點和終點。而活動圖描述滿足用例要求所要進行的活動以及活動間的約束關系，有利于識別并行活動。 mda.com 　

  （ 4 ）第四類是交互圖（ Interactive Diagram ），描述對象間的交互關系。其中順序圖顯示對象之間的動態(tài)合作關系，它強調對象之間消息發(fā)送的順序，同時顯示對象之間的交互；協(xié)作圖描述對象間的協(xié)作關系，與順序圖相似，顯示對象間的動態(tài)合作關系。除顯示信息交換外，協(xié)作圖還顯示對象以及它們之間的關系。

  （ 5 ）第五類是實現(xiàn)圖（ Implementation Diagram ）。其中構件圖描述代碼部件的物理結構及各部件之間的依賴關系。它包含邏輯類或實現(xiàn)類的有關信息。部署圖顯示了基于計算機系統(tǒng)的物理體系結構。它可以描述計算機，展示它們直接的連接，以及駐留在每臺機器中的軟件。每臺計算機用一個立方體表示，立方體之間的連線表示這些計算機之間的賴性。

  這些基本圖示符號為系統(tǒng)的分析、設計建模提供了十分方便的可視化手段。采用 UML 對軟件系統(tǒng)進行建模，就是用上述的五類圖將軟件開發(fā)過程中的各個步驟可視化地表現(xiàn)出來。由于 UML 僅僅是一種建模語言，而不是一個標準的開發(fā)過程，它完全獨立于開發(fā)過程，因而在實際的運用過程中，必須要同一定的軟件開發(fā)過程結合起來。但僅從面向對象分析設計的角度考慮，軟件建模的一般過程是首先描述需求，次之根據(jù)需求建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型，以構造系統(tǒng)的結構，第三步是建立動態(tài)模型，描述系統(tǒng)的行為。 UML 分別提供不同的圖來實現(xiàn)上述建模需求，其建模的基本框架如圖 1 所示。

  其中 UML 提供用例圖、類圖（包括包圖）、對象圖、構件圖和配置圖等六種圖來描述系統(tǒng)的結構，這些圖構成了標準建模語言 UML 的靜態(tài)建模機制。而順序圖、合作圖、狀態(tài)圖和活動圖等四種圖則用于描述執(zhí)行時的時序狀態(tài)或交互關系，構成了標準建模語言 UML 的動態(tài)建模機制。

  由圖 1 也可以看出，使用 UML 建模語言對系統(tǒng)建模也可以是一個反復迭代的過程，發(fā)現(xiàn)需求、靜態(tài)建模和動態(tài)建模都是相互影響，相互作用的。初步的需求可以進行靜態(tài)和動態(tài)建模，在對系統(tǒng)進行靜態(tài)和動態(tài)建模時，還可以進一步捕獲需求，再進行建模，如此迭代遞增。