（系统工程专业论文）基于MVC模式的石化企业生产模型构造设计与实现.pdf

查篷黧玉拦塑主蹩建墨一一 撼妥 嚣稼企迎的生产撰型楚= 蓦捉念烂迸霉予生产摸羧、优毯懿鏊毽 l ，黠攒够灸邋熬生产， 握麓垒妲管理效率，蹬强众选竞争力爨蠢霎簧意义。零交掇摆爨蠹嚣化企鼗蚋察黪生产 情魏帮特煮，建立了蘩予m v e 横式靛繇纯爱鼗瓣生产搂鍪梅逸方法，海众鼗戆簿瑾卷 避移决策鞠生产管壤掇供了有力豹支持。本文豹燕袋王终鞠下： ( 1 ) 遴遘对石豫众鼗垒产滔魂遴符灏离越象靛势嫒，糖蒙，撼取了念数蹩产溉动黪 核，蘩素，黻魏秀萋磷，提毒了蠲产参与静辩象羧鍪 椽逡方法，使瘸户戆够掇捺实鞴清 凝，通道甓囱鳃合攘甏攀嚣，灵瀵豹褡惑漠蛰。 ( 2 ) 掇躐了萋予淅e 靛生产模整鞫潦方式瓣上文酌方法予豁实现，饺髑藏好豹分鼷 绣构分离横登瓣显承和遴辑，详缁设计稍窭瑗了粼e 模式戆三瓣结褥，绘蹬了摸燮黪存 储、建立方法，祷模黧震烫形纯静方箴擞示瓒采，健瘸声胃酸遴过霹税仡酌方式建立、 修蘸、蠢喾镤鍪，飘蔼令穰登豹侵黑勤# 矮穗、藏蕊 本文的工撵琶乏建立生产模登和搂凝静实琥禳繁为磷究耋点，文中静方法程审霹石漓 抚簸石化分公溺生产计划辅韵决策黎统褥到了实瑷，取褥了菠辩靛敲栗。 美毽词；黧产缓鍪；粼攘式；嚣纯众簸 一一一一茎王! 型竺垡垫塑互咝生主燮型塑望：垦盐量塞里 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o f b u i l d i n g p e t r o c h e m i c a l e n t e r p 订s e p r o d u c 娃o nm o d e lb a s e do nm v cp a “e r n a b s t r a c t p r o m l c t i o nr n o d e li sm ef 0 1 m d a t i o no fp r d d u 硎o n s 妇l l l a t i o na n do p i 蛔j z 鲥o ni n p e 缸d c h 洲c a le n t 明撕s e ni sv e r y 妯l p c 呦吐t 0i m p r o v em 锄a g 蹦踟te 伍c i e n c ya n di n c r e 船e c o m p e t i t i o na b i l i t ) r h “sp a p e r ，a 删地o do fb 试l 曲1 9p e 臼o i l e m i c a le n c e r p r i s ep r o d u c t i o n m o d e lb a s e do nm v c p 啦e mh 鹪b e e i lp r e m e d t os u 1 0 r tt 1 1 ed e c i s i o na n d m a n a g 即n to f p e 订o c h e m i c a le n t e 叩r i s c i t i sn o d 伽b t t l l a t “s m o d e lc a l l b c w 叮u s e 剐t o m a l l a g e r s0 f 廿1 e e n t e ：曙稍s e s ：t h em a i l lw o r ko f t l l i sm 髂i s i se i l 哪e 掘e da sf 0 i l o w e d ： ( 1 ) 1 k c o r ee l e m e i i t so f e n 缸埘p l o d u c d o nh a v e 曲曲鼬e d b y 锄a 王y 2 i n g 吐l ep r o d u 甜o n a 甜v 毋u s i n g o om 删an e w w a yo f 砥l d i n g 硝m c 畦o nm o 捌b a s e d o nt h o s ed e m c n t s h a sb e e np r o p o s e d h lt h i s 靴巩c u 咖m e rc a l le s t a b l i s l lp r o d u 硝0 nm o d d b ya s 锹n b i i n gt h o s e e l e m e n t so nt 1 1 e i ro w ns h 甜o n e a s i l y a n d a 4 脚i e f m y ( 2 ) a 丹咖e b a s e do nm v c p a t 雠h a s 溉p r e n t e d t 0i m p l e m e n t 也ec o n s 荫1 g 妇lo f 也e p r o d u c t i o nm o d e l n e d e t a i l e dd c s i 四o f t l r e e l a y e r si nm v cp a t 咖a n d 让屺w a yo f m o d e i s t o r a g ea n d i i l s 诅1 搬m o nk l v cd c s c r i b e di nt h i sp a p 既t l l i s 缸瞰l e 删d c sa v i s i b l ew a yt 0s h a w t 1 1 0p r o d u c n o nm o d c l h lt h i sw a y ，p e o p l e 僦lb 词da i l d m o d i 母i 量i i sm o d e l i na ni n t u 衔o i i i s c i c m o d e 1 1 1 i s p 印e r f b c u so n 也em “h o do fb u i l d 缸g p f o d u c 6 0 nm o d e l m l dt h e 丘啪eo f c o n 咖曲o ni m p l e m e n tn er e s e 淞h0 ft h i sp a p e r1 1 a sb e e i la p p l i e dm ed e c i 畦0 ns y 咖mo f p r o d u c t i o np 1 蛐g i n f u s h u n 拼灯0 c k 祝i c a l 锄锄p d s e 功卿l e ss h o wm a tt h i sm e t l l o d s e e m st ob ee f l e c 6 v e k e y w o r d s ：p r o d u 甜o nm o d e l ；m v c p 丑m ；p e h 0 c h 蛐i l 硼把r p r i s e - j i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士举位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 放取褥磅究成梁。尽我所知，除了文中特涮鸯稀戬标注和致谢的圭盔方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学 域者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所徽的贡献均汪在论文率傲了瞬确的说酩并表示了谢意。 作者签名；：盔：墨垄兰墨日期：丝主：受：乡 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 问题的提出 随着中国经济和世界经济的融合，国内企业正面临着前所未有的机遇和挑战，作为 国企重中之重的中国石油化工业更是人们关注的焦点。2 0 0 3 年我国石油和化学工业销售 收入达到1 8 0 0 4 9 7 亿元，占全国工业收入的1 3 9 ，比2 0 0 2 年增长2 6 4 ，继续保持 良好的增长势头【”，但是和国外跨国石油巨头相比，国内石化企业仍然有不小的差距。 与此同时，伴随着国外石化公司的逐步进入中国市场，中国石化领域的市场竞争不 断加剧，我国石化企业普遍面临着如何最大限度的发挥现有资源的作用，实现生产方案 和产品结构最优化的问题。 石油化工系统属于大型系统，加工品种繁多、工艺流程长，生产具有较强的连续性，对 这样的大系统进行分析、优化，要考虑的因素很多，人脑很难考虑周全，因此仅仅依靠 人的手工计算和经验是不够的，必须建立相应的模型，利用计算机进行模拟、优化。然 而，国内许多石化企业使用的生产模型仍然是基于e x c e l 表格和数据的关联来实现的1 2 】， 不仅建模过程复杂，修改步骤繁琐，模型也缺乏可视性，因此，迫切需要一种具有较强 可视性、便于操作、易于使用的生产模型构造方法帮助企业建立生产模型，对生产进行 指导。 我国个别企业也从国外引进了此类软件( 一般称为资源优化配置系统) 。但是这些软件 基本是英文版本，而且软件设计是基于国外企业的经济现状和管理模式；同时这些软件 在使用时建模过程复杂，对使用人员的数学水平、计算机水平、外语水平要求较高；软 件的核心部分不公开，对外转让的大多是早期技术，并且价格昂贵；系统的售后服务和 版本升级受到制约。以上诸多困索制约了软件的应用效果，也势必难于在我国的石化企 业中扩大应用范围。 因此，非常必要在我国石化企业生产经营的特点之上，建立符合国内企业实际生产 情况、使用习惯的生产模型，同时模型的构造过程也要简便、直观，使企业的管理人员 无需具备较高的建模知识就能够掌握。模型必须能够准确直观的袭示企业生产状况，这 样，通过模型不但能够清晰的了解企业的生产状况，还可以进一步实现对生产计划的模 拟、优化 3 】在不改变现有生产设备的情况下。提高利润，降低损耗，提高对市场变化 因素的反应速度，及时制定适当的生产经营策略，从而提高我国石化行业的国际市场竞 争力。 基于m v c 模式的石化企业生产模型构造设计与实现 1 2 国内外研究现状 1 ，2 1 企业生产建横方法 企业的生产系统是一个离散系统，其状态仅在一些离散的时刻上由随机事件的驱动 而发生变化。由于状态是离散变化的，而引起状态变化的事件是随机发生的，因此这类 系统很难用数学方程来描述。随着系统科学和管理科学的不断发展以及计算机及网络技 术在企业中的应用，逐步形成了一些新的建模方法。总的来说，这些方法可以分为形式 化建模方法和非形式化建模方法两类： 其中，形式化建模方法主要有： ( 1 ) p e r t 模型( 计划评审技术) p e r t 是由m a l c 0 1 m 等人提出m 并在安排和控制北极星导弹过程中，由美国海军特别 项目办公室倡导下发展来的一种管理手段，它的基本原理是：利用网络来表示生产和工 作进度，计算各项活动( 作业和工序) 的有关的时间参数，使管理者对全局有个比较完 烂的了解，并通过网络分析制定日程计划，以求得到资源和成本的优化方案。p e r t 网络 除了用于基于时间的关键路径分析外，扩展的p e r t 网络还可以用于时间费用、时间人力 的分析和优化蚴。该方法能够清晰、准确的反映复杂流程中活动的信息依赖关系和次序， 但它仅适用于活动时间有明显顺序依赖关系的过程，这一局限性使它不能准确的反映具 有反馈信息和迭代特征的企业流程。 ( 2 ) 极大代数法 极大代数法是由法国人g c o h e n 在1 9 8 5 年提出的嘲，以极大代数为工具，将企业系 统视为定量系统，根据系统的运行关系建立起一系列事件发生事件的状态方程，分析其 特征值，得出企业流程系统及活动的工作周期、利用率等指标。但是这种方法在系统的 规模增大时，方程的维数也会变得很大，因此对于复杂系统的应用受到限制。 ( 3 ) p e r t i 网系统建模 1 9 6 2 年c a r la d 鲫p e r t i 在他的博士论文中首次提出了p e r t i 网的概念，之后p e r t i 网作为系统建模和分析的一种有效工具得到了广泛的应用“，特别在并发系统中体现了 优势，由于p e r t i 网擅长描述并发、冲突、异步、同步等重要现象，以形式化的步骤、 严格的理论作为系统分析的基础，从而使p e r t i 网成为越来越受人重视的一种建模工具 。今年来，p e r t i 网技术获得了巨大的发展，各种各样的瞬系统已经被开发出来( 如 条件事件网，有色网等) 。这些网系统的开发极大的扩展了对复杂系统的建模能力，然 而，这些p e r t i 网并不能表示活动及其流程非结构方面的信息，故而不能很好的满足企 业生产模型的建立。 大连理工大学鞭士学位论文 对于非形式化建模，主要方法有： ( 1 ) i d e f 聚列模型 i d e f 是美国空军予1 9 8 1 年公蠢在i c 矗醚( i n t e g r a t e de 。m p u t e r 魅d e d m 8 n u f a c t u r i n g ) 工程中的方法“。i d 即的特点是针对不问的视角使用不同的模型对系 统建模，如i d e f o 用于描述系统的活动及熊联系，建立系统的话动模拟“o ；i d e f l 是程 i 嚣糙静基疆土，建立豹数攥簿功8 錾婆垄“，l 蚤嚣霹蹩建立傣惑瓣模数模鏊等等，毽它翻 形成的文档难以沟通，对系统寓现的帮助也难以让人满意，并且由于该方法的使用范围 ( 功能建模、渤态建模、信息建模) 界定不够清晰，使用的随意性较大。 ( 2 ) c i m o a s 建模法 e 黜s 跫自欧莛俸e s 鞭l l 磺剃魏e i 醅嚣放体系缩掇“”，基予c l 滁& s 静参考穰燮 的一个特点是撮供了用于企业集成和应用鬃成的机制，即在c i 狮a s 框架内的企业济e 獠， 可以将其定义为领域过程，对其进行行为分析、运行分丰斥、信息分析、信息分析和组织 分瓣，跌淹衷念娩弱管理集成度“8 。 这种方法的不足在于，酋先c i s 的建横框架本质怒基于功能的税闰，这积生产流 稷的观点在本质上不一致，其次，c i m o a s 提供的分析能力也较为欠缺。 ( 3 ) 活动循环图法 活动疆繇鬻试为系统孛豹每个实赣都按鑫叁懿穷交缀繇豹发生交鼗，在这一锾繇中 肖两种状态：静止状态和活动状态，这两种状态交替的出现，有利予瑗解和分析“”，但 怒对予比较复杂的系统，活动循环图非常的繁杂，同时由于它是形式化的，也没有究蹙 弱状态转换方稷来支持改摸黧瓣分摄。 ( 4 数据流程图法 数据流程阁，即d a t af 】o wd i a g r 鲫，鼹信息分析中煅常用的方法n 8 “”，信息流穰的 分析主要包括对僖息的流动、处理、存储筹盼分析，它抽象的舍去了绷织结构，物搬， 枣雩秘等，萃攀扶篷惠滚戆惫发考察蜜舔滚纛孛篷务发生麴囊擎猿，建立鑫效熬模整，箕特 点是简单易懂，但是难以表达活动，对系统的状态缺乏赢接的描述，因简对流程的表达 不够完整。 ( 动蟊向对黎熬建模技术 蔼向对象( j e c t e d 融i e n t e d ，篱称穷羁酪方法怒当翦较件方法攀静主要方国， 也怒目前最有效、最实用和流行的软件开发荆去之一嘲“”。作为一种新的思维方式，璇 向对蒙的开发有； n 于帮助分析者、设计者及用户清楚地攀 述抽象概念，强相进行交流邋 识，阉彝雩遣霹终必獾述、分掇、文档毡交纛煲爨熬一耱警段。它激对蒙为主线来撬述阏 基于m v c 模式的石化企业生产模型构造设计与实现 题空间，系统中的各个对象类彼此相对独立，同时又可以通过继承进行系统的扩展，系 统的结构和问题的结构相识，使得系统易于被了解和掌握。 面向对象方法认为：客观世界是由许多各种各样的对象组成，每个对象都有各自的 内部状态和运动规律，不同对象之间的相互作用和联系就构成了各种各样不同的系统， 构成了我们所面对的客观世界。 面向对象方法的基本概念有：对象、消息和类。 ( 1 ) 对象( o b j e c t ) 客观世界的实体称之为对象，在面向对象的设计中，对象是应用域中的建模实体， 是一组结构化的知识。对象将数据及操作封装其中，使对象具有较强的独立性，可以看 作模块化的单位。 ( 2 ) 消息( m e s s a g e ) 为了使对象完成一定的处理工作和进行对象之间的联系，必须通过传递消息来实现， 消息统一了数据流和控制流，程序的执行就是通过对象之间的消息传递完成的。 ( 3 ) 类( c l a s s ) 通过数据抽象可以从形形色色的客观事物中抽取其共同的特征，忽略其它具体细节， 从而形成一个抽象的概念，这就是类。类是一组对缘的抽象，它将该种对象所具有的公 共特性集中起来，描述了属于该类型的所有对象的性质。 在面向对象的设计中，并没有一个总的系统控制程序，而是由个体对象本身决定它 所需要执行的任务，并通过与其它对象之间发送消息来完成该任务。消息可以触发封装 在对象内的操作，一个对象操作的执行叉可能产生新的消息，从而触发其它对象操作的 执行，并由此导致整个系统的运行和全部任务的完成。因此在建立客观世界的瓤向对象 模型时必须遵循以下四个原则： ( 1 ) 抽象( a b s t r a c t i o n ) 在分析和设计过程的初期，首先对应用域内所有实体本质、固有的属性和特征进行 抽织概括以便对问题的总体理解和把握，丽暂不考虑其详细设计和具体实现。 ( 2 ) 信息隐藏( i n f o r i t l a t i o nh i d i n g ) 在对象的设计过程中，将对象用于交互的外部信息和只用于自身实现的内部信息区 分开来，实现内部信息的生成和处理过程对其他对象的隐藏，保证对象内部具体实现的 改变不会对整体应用造成影响。信息隐藏不仅可以防止非法的访问，有效地保护了数据， 而且用户只需通过接口来操纵对象，不需要考虑该动作复杂酶具体细节，同时使错误的 影响被限制在模块之内，进而提高了系统的可靠性。 ( 1 ) 多态( p o ly 1 1 1 0 r p h i s m ) 犬连理工大学硕士学位论文 不同的对象通过不同的方法完成对同一事件的处理能力，正是由于多态性，这一操 作过程在各自对象中的具体实现是不同而其对外发送交互信息却都使用相同的接口。 ( 2 ) 继承( i n h e r i t a n c e ) 类描述了具有共同特征和行为的一组对象。因此可在抽象基类中描述一组对象的共 同属性，通过予类对基类的继承实现基类属性的共享，构成层次结构，这些子类不仅拥 有上一层类的特征，同时可以有自己的行为和方法。通过继承，可以对已有类进行定义 或扩充，新类不仅将继承已有类的所有方法和属性，而且可以添加和修改所需要方法和 属性。 由于面向对象的方法在信息系统领域有着重要的影响，故而可以将面向对象的系统 分析法( 0 0 a ) 引入企业生产流程的分析嘲，用对象和类作为生产系统的基本构件，描述 企业流程的功能、行为、组织结构、信息等方面的特征。利用面向对象的建模方法，可 以在分析中使用对象特征和o q a 信息通讯机制，为企业流程分析和建模提供支持。 面向对象的建模是采用面向对象的概念对企业生产流程进行分析和建模，其建模的 核心是对象的分析和设计。它既不是功能，也不是数据的分解过程，二是首先寻找、识 别出与系统有关的对象，透过给对象定义属性、赋予操作，把对象在系统中的活动描述 出来，然后在通过消息使系统运行。 对象类的标识识面向对象的生产模型建立过程中最为关键的环节，它不仅是对象名 及其静态属性特征的标识，而且必须同时标示出对象之间的关系和对象的操作，企业的 生产模型就是在对象类标识的基础上建立的对象关系模型。对象类标识可以分为三个步 骤：首先从对问题空间的分析着手进行基本对象的标识，然后在对问题空问分析的基础 上，进行用户需求的对象标识，进行对象属性、操作的完善，最后从系统开发角度对系 统进一步抽象。 1 2 2w c 模式 早期的图形化程序设计常常围绕着事件驱动的用户界面来组织，这样的直接后果就 是数据处理、程序功能与显示代码等部分完全纠结在一起。大型的图形化系统中一个数 据通常对应多种表示与处理方式，把特定界蕊绑定到应用程序上严重降低了程序的灵活 性，使得一个很小的改动也牵涉到大量的代码，增加了系统开发与维护的工作量。 2 0 世纪7 0 年代，m v c 架构在s m a 】l 协】k 8 0 的g u i 设计中被提出脚j 。m v c 模式把数 据处理、程序输入输出控制以及数据表示分离开来，并且描述了不同部分的对象之间的 通信方式，使它们不必卷入彼此的数据模裂和方法中，使程序结构变得更加清晰而灵活 阴1 f 2 5 l 。 基于m v c 模式的石化企业生产模型构造设计与实现 m v c 模式，即模式一视图一控制器结构。这种设计模式强制性地使应用程序的输入、 处理和输出分开，将应用程序分成三个核心部件：模型、视图、控制器。它们各自处理自 已的任务。 ( 1 ) 模型( m 0 d e l ) 模型代表的是应用的业务逻辑，也就是数据与业务逻辑元件，它封装的是数据源和 所有基于对这些数据的操作。 ( 2 ) 视图( v i e w ) 视图是应用的表示层，它负责将模型的内容表现出来，一个模型可以用于多个视图， 视图对予模型的显示可以是有选择的，这就为显示的多样化提供了可能。通常，视图用 于提供模型对外的显示以及用户对模型的图形化操作接口。 ( 3 ) 控制器( c o n t r o l 】e r ) 控制器提供应用的处理过程控制，它在模型和视图之间起连接作用，它接受用户的 输入并调用模型和视图去完成用户的需求：将视图接收外界信息传递给模式，在模型发 生变化后通知视图及时改变。当用户发出请求时，控制器本身不输出任何信息和做任何 处理，它只是接收请求并决定调用辫个模型构件去处理请求，然后确定用哪个视图来显 示模型处理返回的数据。 m v c 构架的示意图如下： 圈1 1m v c 构架 f 培1 1f r m e w o r k o f m v c 使用 l v c 架构，能够使应用具有松散的耩台架构，更重要的是它能够支持聚合度更 高的模型定义，使模型的定义可以集中在企业生产过程而不是图形界面上，使用户界面 的需求变化对模型所造成的影响最小化，从而允许模型独立于用户界面层而存在。 大连理工大学硕士学位论文 在设计中分离稳定的部分和易变的部分是实现良好设计的一个基本原则，通常而言， 负责控制部分的实现要比负责表现部分的实现稳定，而负责业务逻辑和业务数据的实现 比前两类实现更稳定。m v c 设计模式分离了程序的表现、控制和数据，可以很好地表达 用户与系统的交互模式以及整个系统的程序架构模式，其具备如下优点： ( 1 ) 将数据建模、数据显示和用户交互三者分开，使得程序设计的过程更清晰，提 高了可复用程度。 ( 2 ) 当接口设计完成以后，可以开展并行开发，从而提高了开发效率。 ( 3 ) 可以很方便地用多个视图来显示多套数据，从而使系统能方便地支持其他新的 客户端类型。 ( 4 ) 模式中各组件的分界线就是很自然的分发接口点，使得应用程序的发布更容易， 并且支持渐进式升级。 ( 5 ) 各部分的责任划分得很清楚，从而简化了测试工作，维护人员很容易了解程序 的结构，便于维护工作的进行。 ( 6 ) 提高了系统灵活性，因为数据模型、用户交互和数据显示等部分都可以设计为 可接插组件。 1 3 本文的研究思路和完成的工作 如上文所述，建立石化企业的生产模型可以有多种方式，但是这些方式往往需要一 些特定的建模知识，不易被企业的管理者所掌握，因此，模型的建立往往是由专业人员 完成的，而一旦建立模型后，模型的基本结构就无法改变，这种方式具有较大的局限性。 因此，模型的建立应该由模型的使用者( 即企业的管理人员) 来完成，通过一种模型构 造的机制，使用者可以自由建立模型，根据客观实际随时改交模型的结构，从而及时更 新模型信息，更好的对企业的生产活动进行管理。 同时也要注意到，为了便于使用，模型的构造过程也要便于理解，即符合人的习惯 思维和认知方式。为此，本文采用面向对象的建模方法，从上文介绍可以得知，在面向 对象的建模方法中，对象是建模的核心要素，雨对象是具有一定功能和信息的个体，面 向对象的模型就是通过建立一系列对象，通过对象和对象之间的关系反映客观世界，对 象和客观世界的实体一一对应，这种方式和一般人的思维方式最为符合，因此，这种方 式最容易为人所接受。 模型的建立是为了提供给使用者清晰、直观的信息，所以模型必须通过一种可视化 的方式呈现在使用者面前，而这种显示只是对模型的一种反映，因此，不应该影响到模 型的内部数据，同时显示也因该是多样的，从不同角度反映模型，也就是说，模型和显 基于m 、，c 模式的石化企业生产模型构造设计与实现 示之间要进行分离，同时也要有一定的信息关联，这正是采用删c 模式所能实现的，同 时，面向对象建模方法和m v c 模式具有天然的联系，通过面向对象方法建立的模型能够 很好的作为m v c 模式中的模型层存在，模型建立完成后，就能够在它的基础上进行生产 模拟、优化啪，此时，出于m ，c 模式数据和视圈分离的良好设计，模拟、优化的状况 就能够很容易得到显示，因此，本文采用了基于m 模式的构造方法建立企业的生产模 型。 本文的具体工作体现在如下二个方强： ( 1 ) 化企业生产活动进行面向对象的分析、抽象，提取了企业生产活动的核心要素， 以此为基础，提出了用户参与的对象模型构造方法，使用户能够根据实际情况，通过自 由组合模型单元，灵活的措建模型。 ( 2 ) 提出了基于m v c 的生产模型构造方式对上文的方法予以实现，使用良好的分层 结构分离模型的显示和逻辑，详细设计和实现了m v c 模式的三层结构，给出了模型的存 储、建立方法。将模型用图形化的方式显示出来。使用户可以通过可视化的方式建立、 修改、查看模型，从而令模型的使用更加便捷、直观 1 4 本文的组织结构 本文共分为7 章，下面的第二章对石化企业生产模型构造进行总体设计。第三章建 立模型层，首先对石化生产流程进行恧向对象分析，抽象得到生产过程中的核心单元， 进而给出模型单元的具体实现以及它们之间的消息关系最后提出模板库的设计。第四 章建立视图层，提出了基于网格的显示方法，设计了模型单元的显示，给出了模型显示 的具体方法。第五章设计了模型构建过程中的消息传递机锖i 和控制器并对它们的实现方 法做了介绍。第六章实现了模型的存储方法并介绍了模型建立过程。第七章是应用实例， 通过实例对本文提出的内容进行验证，最后对本文的工作进行总结和展望。 大连理工大学硕士学位论文 2 生产模型构造的总体设计 2 1 模型构造方法 面向对象的模型建立需要经过一系列过程，包括标识对象、标识结构、定义主题、 定义属性、定义服务等，而对于模型的使用者而言，这些过程显得较为复杂，同时也相 对繁琐，他们需要的是一种能够随时建立，更改，便于使用、容易理解的模型构造方法， 为此，本文在原有面向对象的模型建立方法中加入使用者的参与，通过提供给使用者一 个简单直观的模型构建平台，让使用者在一个已有的基础上进行信息的补充、完善，自 行构造生产模型。 在面向对象的模型建立过程中，最重要的部分是对象的抽象，这一过程需要对石化 生产领域进行深入的分析，提取其中的核心要素进行封装，设计对象以及不i 司对象之间 的关联关系，这些对象就是模型的基本单元，一旦模型单元得到确定，通过赋予它们特 定的信息和组织结构就能够实现对不同客观现实的模拟，这时完全可以让模型的使用者 参与进来，由他们完成从简单模型单元到最终模型的过程。这种方法如图2 1 所示。 夫 参与 生产模型 圈2 1 模型的构造过程 f 嘻2 _ 1p 崩= c s so f m o d e l 眦l 鲥0 n 基于m v c 模式的石化企业生产模型构造设计与实现 在这一过程中，参与人员面对的是已经抽象的模型单元，这些单元可以对应到现实 生产中的不同实体，这种方式就像使用已有的积木来搭建一个具体的目标一样，因此很 容易被理解。对于模型参与人员而言，他所要完成的只是设定一些具体的生产参数，建 立相关的组织结构，而这正是他们所熟悉的行业知识，同时由于石化行业的共通性，经 过抽象得的结果能够具有一定的普遍意义，因此这种模型构建方法具有较强的适应性， 能够使用在不同的现实环境中。 2 2 模型构造的总体设计 建立一个有效的生产模型，首要任务是构建模型单元，通过对现有生产流程进行分 析，抽象，提取出具有适当聚合度的相对独立结构作为模型构建的基本单元，使用这些 基本单元自由组合形成不同结构的生产模型以满足企业生产模拟、仿真、优化的需要。 这样，模型的构造就成为使用基本模型单元对客观实际进行准确描述的过程，为了简化 这一过程，可以建立一个模板库，在模板库中实现一些结构相对固定的常用模型单元， 在使用这些单元时可以通过模板库直接调用，以方便用户操作和管理。 模型需要通过某种方式显示出来，它的显示必须能够真实全面的反映模型的状态， 同时又要尽可能的和模型自身隔离开来，因为模型的显示仅仅属于模型的外在形式，它 不应该影响到模型的具体内容，m v c 模式也正是出于这一考虑设计的，模型的显示功能 对应于m v c 模式的视图层，视图层由多个视图组成，它专著于特定数据的显示丽不涉 及数据的变化规则。 控制层是模型和视图之间桥梁，它接受视图传递的用户请求，通知模型做出适当的 反映，然后告知视图获取新的模型数据，更新显示。模型、视图以及控制器之间的通讯 由事件机制完成，通过事件机制能够完成各个模块之间的消息传送而不会影响到各自模 块对自身数据的操作。 模型的存贮问题也是需要考虑的一个方面，在m v c 模式中，模型是通过对象和对 象之间的关系来组建的，而对象是驻留在内存中的动态单元，为了能够长期保存模型形 态，在需要时重现模型，必须建立套针对模型单元的对象持久化机制，用以将动态的 对象保存起来，本文通过数据存取模块来完成这一功能，它在模型对象和数据库之间建 立联系，使模型单元以数据库接受的方式存储到数据库中，实现对象的持久化和模型数 据的保存。 模型构造的总体设计如下： 大连理工大学硕士学位论文 ： 通知改变i 厂r 磊显 厂二爿( 视图p f 藿 ! 选择显示 状态查询 使用者事件 ： i l t r 少妙旷 改变i 广 模 ll 建立建立模型ll 卜兰控韶 控 器) 掣 层1 弋建立模型r“、1 。 i i 横板库f 二二= ；爿生产模型1 ：。六 jjlj l z 一土 数据存取数据存取 数据存取 杪，7 数据存储模块 箭背篙 图2 2 模型构造的总体设计 f 嘻2 2d 锚i 印o f m o d e lf o l m d a t i o n 图中，模板库的建立是利用模型单元完成的，在一个完整的模型建立过程中，模板 库的建立是需要最先完成的，然后通过调用模板库以及模型单元共同组建生产摸型，在 这过程中，数据存储模块完成模型和数据库之间的交互，最后，由可视化模块将模型 以图形方式显示出来。 基于m v c 模式的石化企业生产模型构造设计与实现 3 模型层的设计和实现 3 1 生产流程的面向对象分析 3 1 1 生产流程综述 石化企业的生产过程就是以原油为基本原料，通过系列生产装置，进行规定的化学变 化和物理变化最终得到满意的产品的过程。这一过程通常遵循一定的顺序，其起点为原 油，终点是企业的最终产品。 企业的最终产品一般要经过蒸馏、催化裂化、焦化、加氢、醚化、脱油、精制、成 型等工艺中的一步或多步才能完成咖。以汽油为例：从油井开采出来的原油脱除杂质 后，经加热炉加热进入常压蒸馏塔，在那里进行初步的分离，得到较轻的富气、蒸馏汽 油、石脑油、煤油、重瓦斯油和拔头油，拔头油送入减压塔，塔顶出减压瓦斯油，塔底 出减压渣油，瓦斯油作为催化裂化或加氨裂化的原料，这些装置将较大分予裂解成较小 分子的汽油和其他燃料油，汽油和燃油可以进一步成为催化重整装置的原料，经加工后 提高油品的辛烷值，然后可调入普通汽油和优质汽油中以提高产品质量。 图3 1 石化企业生产流稷筒图 f j 舀3 1s 蛔叻h 豫po f p e 昀出嚣墒湖积妇州肿溅捌o n 大连理工大学粳士学位论文 在石化企业中，生产的每环节都要在相关的装置中进行。而石油化工企业的生产 锉往比较复杂，企业通常存兹几十套生产装鬣，每一套生产装置都有不同的生产参数， 霹淤鼹疰多矜囊产方式，每一嫩产方式叉对藏一系列不露牧率或静类麴竣入窝输毒产蕊。 加工后的产赫可以有不同盼去向，有的可以蠢接成为最终产晶送向市场，有的作为巢游 组分送到另一装鬣继续加工，同时对于同种产品也可以作不同的安排，如：石蜡加鬣 装黛生产豹石蝼可戳作为两舄媳可以作为遣皴成型的输入产品。装量的遴料可以是拥谢 鞠纭纯学成分瓣琴强产菇，翔；糠醛耱裁垒产遗翡接窦= 襄l 粒蒸馕装登臻产逡夔猿壤浚 凌 都可以作为同一原料作为焦化装置的输入产晶。企业的简化生产流程如豳3 1 所示： 一般而言，石化企业的生产具有以下特点： ( 1 ) 其有较强豹滚摇特性：嚣让企业魁典型熬流翟性生产企业，企渡的最终产晶犍 徒需要经过一萘捌秘装譬麓鲶理。 ( 2 ) 生产工装流程基本不变，但工艺参数多变：石化企业的生产浆墅都是用于究成 菜魑特定功能( 如脱油、醚化、如氢等) 的，其生产过糨基本固定，能够改变的往链只 是生字戆_ 工艺参数，逶遂潺酸簸入产瑟参数、生产过穰参数邃翼接裂产酝的基熬。 ( 3 ) 生产控制实时性器求商；石仡企她的生产楚一种物理胞学过稷，这一过程缝往 需援一些特定的凝求，如温殿、压力、催化等等，一旦这烘参数变化越出允许范围，很 霄碍能导致无法褥到嚣标产醅甚至发生事故，豳北为了保诞生产装置的乎稳运行，众业 普遍采震了集散控翩系统( 院s ) 掰l 。 ( 4 ) 生产凝鼹安全、稳定、长周期、满负荷、优质邀行是企业实现低成本、离茅u 润 的获键：与普i 麓制造企业不同，石化企业的啦产具有不间断性，一种黻鼹的停产往键会 导致一系歹g 产熬燹法生产，毅魏爨矮嫖诞众数豹每一生产繇节蘩燕鸳遨霉。羁对，为了 保证生产装置鹩窿好运行状况，一些暂时凝肖生产任务装鹭谗不髓辍易停产，因为一 烈停产，装置笼法得到正常的维护反而会带来更大的损失。所以在指寇生产计划时，需 蕊练合考虑多方因素。 与石纯企鼗垒产方式穗簿艨，蚕纯垒照麓经藿决策穗弩箕一定熬褥患： ( 1 ) 范围广，跨度大：宥以生产计划、作业计划为代寝的例行决簸；有以企业发展 规划、随机经裁决策等非例行决策。 2 ) 涉及瓣辫爨多：决繁黪要考虑企业务静蠹帮秘乡 部圆素，甄要考虑至g 生产条传， 又簧考虑翻国家计怒l 和市场霈求。 ( 3 ) 决策好坏对企业有较犬影响：石化行业是孱家的主要经济支楗之一。个大型 炼厂年利税十几亿元，如果跌策好，每年增长o 5 就是几酉万元；如果决缀不好或决筑 灸滚，援失霹戆怒上亿元p 琊碓。 基于m v c 模溅的石他企业擞产模型构造设计与实现 ( 4 ) 决策要求逡速：当今毯器步入绩惠对代，枣场形势瓣意万变，企溅蘩在竞争中 取簸妊缀把握往市场倍患，充分利耀鲁己豹优势，推确及融鹩傲壅高葳爨黪决策。 通过上面分析可以辫到，石化企舭生产计划的制定不仅需要综合多方因素、同时又要做 到及时决策，考虑剿石化企业生产的复杂性，仅仅通过人的经验和计算完成这一任务照 然存凌缀丈熬难度，毽筵，饺强谤冀援对佥娩麓生产逡蠢攘撤、谯纯是黪然瓣选择，露 通过计算机进行横撤和优化的基础就是一个能够完整体现企姚生产过程孵馔型，下面本 文将进一步分析石化企业的生产活动，对其进行拙象，以构建面向对象的褥化企业生产 模型。 3 ，2 类和对象豹疆象 石化企业生产的核心是各种化工装置，装鼹的输入、输出是源源不断的化学物质， 装蔑的输入和输出都是通过管线完成的。化学物质在工艺过稷存在着流动，它包括了工 艺中化工装爱处理瓣琢瓣、拳残瑟、添鸯羹熬和袋瑟。蘧工装鬟楚熬王纯掌耱蒺豹瓿嚣， 加工引起化学物质的化学变他和物理变化，它燕工艺中的心黻部分。臂线包括管道和管 道上的装置等一起传递、控制、限制物质的设施，广义地讲，管路是起涟按了各种化工 装置翻转递化学物质豹幸# 翅。在遨里，簿称溅凌龅物质为物滚，嚣把考虑点豹麴质成份 和物瑗状态称为镪派状态赢。 从面向对象技沭的角度考虑，需要对物流秘装置进行分畿。把物流缀过的，将引起 物流状态变化的化工装置和管路缆称为逻辑装灏；丽把物流脊经过的或级激但不影响物 滚轶森豹或影晦霹激怒臻苓诗鹣装鬟绕黎蠹嚣邂蟾装鬟。 遨样，装置就w 醣定义为秘滚经过后其秘流状态点改变的逻辑装嚣。倒如，蒸馏装 置、加氢装置、己烯装露等都属予逻辑装置。黼连接装置的镣线以及各种储油罐等都可 以认定为 逻辑装鬣。在石化系统中主要考虑麴是物流、邂耩装置、非逻辑装置三大抽 象家族辩象类。石像企篷生产诗怒瀚嚣戆麓燕魏褥毒嚣熬戆稳造这三耆麴稳要关系t 缀 建出不仅仅切实可杼而且运行平稳，效益最大的生产方案。 从上面分析可以发现，引起橼流状态改变的只有逻辑激鬣，而非逻辑装置只要考虑 它被安装载逻辑关系积安装德鬟。掰强在工艺谤冀上，主要考虑饕流稳遂瓣装嚣对甥滚 状态的影响。两程工艺设计上需矮考虑装霉之r 阋的逻辑蓑系、位鬟关系黻及物流的流劝 路径。同时可以洼意到，逻辑装躐和非逻辑装箴有其一定驰糟似处，他们酆是连接物流 的节点，从这一点上讲，逻辑装麓秘非逻辑装殿鸯一定的联累，这就进一步为进行模型 蘧象零辩统一撵揆了方倭。 使用面向对象方法建立石化众业生产系统的模型，对象的建立和类的设计是非常煎 耍的。石化企业的锇产是一种典溅的具有流稷性、多层次缡构的复杂系统，不同的系统 大连理工丈学撩士学毽论文 具肖一定共性，假也存在不少的差异，要纂于面恕对象建立石化生产流糨系统的模擞就 必须将系统的共煺撼象出来，建立基零的父蹙，然嚣以l 毙为基础，乖j 用类鲍继承性，扩 充稽应盼子类，澎成类层次貉褥。两类是痰系统中的对蒙经过箍象褥舞麓，所以蓄照辩 鬻分析流程系统模型中的一系判对象。 在上文的分析中已经将稽化企业生产流稷中涉及的对簸分为三大类，下面就对菸避 孬分辑： ( 1 ) 物流：物流在企业黛产中代表的怒从生产装霉输入潋及最终产融的所有产晶， 它魑参与生产的所有物质的总称。对应在实际生产过程中，包括企业溅行生产所购买的 原油、催位剡、a # 自供原料等嫩产原料，在生产过程中产出的如石脑油、拔头油等中间 产菇，淤及最终能够送虱市场销售静弼9 0 # 汽涟，石溪等竣终产螽。 因此，首先可以从物流中抽象出产品尝，其属性包括产品名称，数避，价格，用于 标识的】d 号，澈俑的装置等，同时，在传统的生产中广溅存在一种现蒙：同一产品在不 弱熬生产过程枣矮骞不霹的憨淫，舞糠醛壤剿熊产；曩攒爨漉在终巍焦诧麴竣入产熬时被 称为渣油，这一现象是在长期生产过程中逐渐形成的，为了不改变这耱擞产习睽，蠢必 要从物流中抽氟得到另一个炎：物质，它所描述豹是在蜜际生产中可以不作区分、栩葳 替代的化工原料，对于所有的产鼹类中都臌该有其相瘦的物质属性。这样，通过引入物 矮，圈一秘震豹产| 鑫可敬捐蠢零嚣戆产藏稔潺，产燕名褒邀萋莰枝残凳嚣谈馥瓣一耱稼 谓，并不代表实际具有某一特定的物理、化学特性的化工原料。 ( 2 ) 非逻辑裴置：非逻辑装置指的是物流经过前后状；拳不发生改交约装置，在生产 中，这耪装置大蛰存在，翔流爨诗、篷强谤等等，毽在生产摸壁毒孛，缀多j # 逻辑装罄 l ；= l 予对穰嫠的建藏并无矗凌躺影响，蠢诧爵戳忽略萁存在，雨在菲遥瓣装置中自够影噙 至0 模型结构的商必要对其进稽抽象，添加到模型当中去。 在非逻辑装鼹中需要考虑的有管道和储油罐，管道悬连接物流的中介，通过它将不 瓣豹逶辑装萋遥接起寒形戏燕产滚疆，在这整，管遘不仅仅代表糖理主瓣浚蘧线薅，它 代袭的是物流的输送和逻辑装黉的连接，遮种连接在实际艇产中可以避避多种途径完成， 如专线的列车、油罐车等，假在建立模型时，可以把它们同一抽象为种类，即管线。 镑线类嚣要考毖豹是它两端遴接静产燕，管绫中的妨质释类，数量，蛰线的输送能力等 簿。 储油罐是一种较为特殊的装置，它可以有多个输入和多个输出，邀一点和酱邋生产 装蹩相似，但它又有其特殊饿：首先输入的产黯物质必须棚同，也就怒说不能发生不同 甥壤漫罐弱现象；其次德浊罐琴会兹交物矮糁蠖，濠入滚瞧熬产晶魏震始终是一撵酌。 可以注意到，在这种情况下同种物质对威的储油罐蹩噍的，也就怒说，将企韭可能 蒸予赫v e 蠛式的石诧企业生产摸登擒造设谤岛实理 分布在不同地理位疑和行政管辖的间种资源进行间一调度、分配。毫无疑问，这一点对 于企般内部的资源熬会和态分裂耀具有重要意义。绩渣罐嚣豢考虑蛉蠢输入、输凑静产 品，罐内存贮瓣秘璇耱类等。 ( 3 ) 逻辑装置：逻辑装置赢接对应生产中的备种装置，鼠然不同装置的蜜际物理特性 有蔚报大的差异，也拥有着不同纳输入输出产鼹，但在生产模型中可以将疑抽象为同 静类：装受类。 。 漩鬻类忽略了不同装置的具体差异，它所芙注的是它所流入和流出产黼，丽不关心 物质的物理、化学变化的实现方试，装置内部的反应体现在输出产品的种类、收率的变 化。也就是说，凝爨类将各种生产装是视为个黑锫，从它的输入、输出来接述一个装 嚣。装黉类霉要考惑静有最大鲶疆毵力、舜王捩嚣、输入产菇、翰产品簿簧素。灸了 便于横型的统一处瑷，可以建立三个特殊装置类：购买装鬣、市场装置和调和装置。购 买袋鬣用于处理企业的外购，它没有输入产品，只有输出产晶，企业外购的所有原材料 都采澡予购要装嚣；与购买装爨j i 重盛，枣场装鬟鼹予处理企救掰骞鹣最终产遐，枣场装 置只祷输入产品，没有输逡产晶，它所代表静趋企业面肉鼢市场，企鼗生产既所有产菇 都流向市场装置；模型中的调和装置用于处理窳业中的所有调和过程，之所以将这一过 程独立出来是因为调和青其特霄媳运行方式，寓所遵循的不怒固定的化学过程，而是以 最终产藏熬菜鳖黪璞参鼗为诿露瓣藏撵，嚣蚕滋行特定豹诗舞，嚣筵霉妥帮萁德装墨嚣 别对待1 3 4 l f 3 5 】。 建立这几类特殊装置好处有两点： ( 1 ) 符合企业黪实际运作方戏。企业敢财务建统一处理鹃，终赡秘爨馋在企韭申不 可熊分敖到其体静黧产单位麓行，只能由企簸统筹安撵。 ( 2 ) 便于建立消晰的组织局结构。通过这样处理，将它们都归于装薰粪的特殊形式， 从而可以形成良好的继承关系，馒予进行模型的统一处理 透过上嚣瓣三大类露豢藏已经笺够逡立超耪步瓣金鼗生产模熬，毽廷这撵戆模型还毒不 足的地方。企业的缀织、管理结构没有得到体瓣，为此，有必要引入一魑新的类加以襁 述。 蓠先弓! 入z 厂类，该类对斑于企业下属的蜜鼯王厂，王厂类驹引入更多的是出于统 诗嚣髂。霾j 鹜：，垒鼗在生产穰受建立辩关注静蔻备令生产装黧鞠产晶匏诵度，无器考纛 装置濑属于哪一个工厂，产品的涞源和去向是磷是不同工厂，仅仅在基于模型的优化、 模拟厨生成统计报袋时需要引入工厂概念。其次需要引入的魑方案类，它对应于企业制 定兹不蘑薅期、秘炎瓣生产诗麓。方寨类弱予繁壤不嚣熬生产模型，裳羼予阉一个方察 的工厂、装蠢、产麓等对应予同个生产计划。 大连理工大学硕士学位论文 物流类