（机械电子工程专业论文）面向对象的分布式物料需求计划mrp的实现技术与开发.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 险业要在日益激烈的市场竞争中立于不败之地，采用e r p m r p i i 是必然趋势。 物料需求计划( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，简称m r p ) 系统就是这样一种以计算 机为基础的现代化的生产管理手段一个重要组成部分。从m r p 管理思想诞生至今已 经有许多的m r p 软件系统问世，这其中既有国外也有国内的。随着企业竞争环境和 生产模式的变化，要求m r p 软件系统要有良好的可维护性、开放性、可伸缩性、通 用性和快速的响应能力。m r p 系统可维护性要求当需求变动时m r p 系统能以最低的 代价满足需求的变化：m r p 系统的开放性和可伸缩性要求m r p 系统客户端的维护和 服务器端的维护非常方便并能满足异构系统的集成；m r p 系统的通用性要求m r p 系 统能做到对多种常见生产方式的控制。本文的研究内容是使m r p 系统满足上述要求 的实现技术及原型系统的实现。厂， 本文从m r p 系统的建模、m r p 系统的体系结构和m r p 系统的实现三个方面来 讨论如何使m p r 系统满足上述要求。在系统建模方面，系统采用u m l 对m r p 系统 进行面向对象的建模，将信息和处理信息的功能组合起来，将其封装成对象，系统中 的任何改变都可以在这些对象中完成，使系统有良好的可维护性；在系统体系结构方 面，m r p 系统采用三层c s 结构和多层b s 结构的分布式计算模式，将应用的逻辑 放在中间层的应用服务器上避免了客户端和数据库之间的大量的数据交互，使系统有 快速的响应能力、开放性和满足集团化企业的要求：在系统实现方面，m r p 系统中 引入了组件技术，使系统功能封装到组件中且组件的粒度大小适中，这样就可以根据 企业的需要卸载或者分发组件到应用服务器上，使m r p 系统有良好的柔性和可重构 性。另外m r p 系统在保留传统生产控制方法( 加工单和日产量) 的同时吸收了j i t 生产哲理的精华，引入了j i t k a n b a n 生产控制方法，做到了对多种生产控制方法 的支持。 ( 通过研究，本文提出了有效且可行的技术，解决现有m r p 系统不足，利用这些 技术开发的 能做到对企 性、可伸缩性和快速的响应能力并 关键词：m r p 系妊u m l 、c s 结b s 结柄1 分布式应用、组蔽e a s e r v e r , j a g u a r 应用服务器、离散型制造丫连续型制造v 第1 页 -i-飞0 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 a b s t r a c t t ow i ni ni n t e n s ec o m p e t i t i o nf o re n t e r p r i s e ，u s i n ge r p m r p i ij san e c e s s a r yt r e n d m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ( m r p ) i ss u c hk i n do fp r o d u c tm a n a g e m e n tm e t h o db a s e d o nc o m p u t e rt e c h n o l o g y f r o mt h eb i r t ho fm r pi d e at on o wm a n ym r ps y s t e m sh a v e b e e nd e v e l o p e d ，i n c l u d i n ga b r o a da n dd o m e s t i c b u tw i t ht h ec h a n g eo fc o m p e t i t i o n e n v i r o n m e n ta n d d e v e l o p m e n to f p r o d u c t i o nm e t h o d ，m r ps y s t e m i sr e q u i r e dt oh a v eg o o d m a i n t e n a n c e ，o p e n n e s s ，s c a l a b l e ，c u r r e n c ya n dr a p i dr e s p o n s e m a i n t e n a n c e i s r e q u i r e dt o m e e tt h ec h a n g ew i t hm i n i m u me x p e n s e o p e n n e s si sr e q u i r e dm i 冲s y s t e mt oi n t e g r a t e w i t ho t h e rm r p s y s t e me a s i l y c u r r e n c yi sr e q u i r e dm r ps y s t e mt os u p p o r ta l lk i n d so f p r o d u c t i o nm e t h o d s t h i sp a p e r r e s e a r c h e st h i st e c h n o l o g y , w h i c hm a k e sm r p s y s t e m t o m e e ta l la b o v e r e q u i r e m e n t s t 1 1 i sp a p e rd i s c u s s e sh o wt om e e ta b o v er e q u i r e m e n t sf r o mt h r e ea s p e c t s ：m o d e l i n g o fm r p s y s t e m a r c h i t e c t u r eo f m r p s y s t e ma n dd e v e l o p m e n to f m r p s y s t e m t h i sm i 冲 s y s t e mj sm o d e l e dw i mu m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 。i nw h i c h t h ei n f o r m a t i o na n d f u n c t i o ni sp a c k e di no b j e c t s b e c a u s et h i sm r p s y s t e mc a l lb em o d i f i e dr a p i d l yi no b j e c t s ， i th a sg o o dm a i n t e n a n c e t h i sm r p s y s t e ma l s ou s e sd i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r e t h el o g i c p a r to fp r o g r a m i sd e p l o y e di nt h ea p p l i c a t i o ns b r v e r w h i c hm a k e st h em r p s y s t e mh a v e r a p i dr e s p o n s e ，o p e n n e s s a n dm e e tt h e r e q u i r e m e n t o f g r o u pc o r p o r a t i o n i n t h e d e v e l o p m e n to f m r p s y s t e m ，t h ec o m p o n e n tt e c h n o l o g yi su s e d b e c a u s e t h ef u n c t i o np a r t i s p a c k e d i n c o m p o n e n t s ，w h i c hc a n b eu n i n s t a l l e do r g i v e na w a yo nb a s i s o ft h e r e q u i r e m e n to fc o r p o r a t i o n ，t h i sm r ps y s t e mh a v eg o o dc o n f i g u r a t i o n i na d d i t i o n ，t h i s m r p s y s t e ma b s o r b s t h ei d e ao f j i t ( j u s ti nt i m e la n du s e st h ej i t x a n b a n p r o d u c t i o n m e t h o dt os u p p o r t r e p e t i t i v em a n u f a c t u r i n g t h r o u g hr e s e a r c h ，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dv a l i dt e c h n o l o g y t os o l v et h ep r o b l e m so f m r p s y s t e m ，a n d m a k e st h en e w s y s t e m t om e e tt h o s e r e q u i r e m e n t s ：g o o d m a i n t e n a n c e ，o p e n n e s s ，s c a l a b l e ，r a p i dr e s p o n s ea n dt h es u p p o r to f a l lk i n d so fp r o d u c t i o n m e t h o d k e y w o r d s ：m r ps y s t e m ，u m l ，c sa r c h i t e c t u r e ，b s a r c h i t e c t u r e ，d i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o n ，c o m p o n e n t ，j a g u a rc t s ，d i s c r e t em a n u f a c t u r i n g ，r e p e t i t i v em a n u f a c t u f i n g 第1 i 页 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 企业对m r p 系统的应用需求 在早期的粗放式管理中，企业所采用的库存管理方法是订货点法。这种方法能较 好的解决独立需求件的库存问题。而如果将订货点也用于非独立需求件的库存管理， 就会存在如下的问题：库存积压严重、不能做到在恰当的时间提供恰当的零部件和给 企业造成巨大的经济负担。这是因为非独立需求件的需求量和需求时间不取决于市场 而是依赖于更高一级的零部件的需求及主生产计划。2 0 世纪6 0 年代，美国出现了一 种新的库存计划与控制方法一m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ) 系统。这种方法 能很好的解决长期以来困扰企业的非独立需求件的库存计划和控制闯题。7 0 年代， m r p 系统在美国得到了推广，在其它工业发达国家，如日本，也得到了广泛的应用【3 ”。 随着计算机技术的不断进步，m r p 系统也要求不断的发展。现在企业对m r p 系 统提出了更高的要求：易维护性、开放性和通用性。 1 2m r p 系统技术现状与发展趋势 1 2 1 系统的计算模式 m r p 的管理思想和处理逻辑早在2 0 世纪4 0 年代就已提出，但 直到五、六十年代计算机技术发展到一定水平时，m r p 的处理逻辑 和方法用计算机系统这一工具才得到实现。特别是进入2 0 世纪9 0 年代以后，m r p 系统受到计算机软硬件技术发展的极大影响，使 m r p 系统具有了跨平台，使用大型关系数据库，采用第四代变成语 言( 4 g l ) 、分布式系统结构和图形用户界面( g u i ) 等。随着计算 机软硬件技术的发展，m r p 系统发展演变经历了三个主要阶段【7 】。 由图可见m r p 系统的设计、开发和维护经历了很多变化。最初是独 立庞大的主机系统。每个这种系统都包含了自己所有业务逻辑和数 据访问逻辑。它们不能与其它系统共享数据，因此必须存储其数据 第1 页 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 模式。由于网络、个人机、图形用户界面以及关系数据库等技术的共同发展，采用客 户服务器计算模式的m r p 系统将应用程序被分割成客户端程序和服务器端程序。前 者实现应用程序的表示逻辑并且包含部分业务逻辑。后者以存储过程的形式包含部分 业务逻辑。数据访问逻辑根据实现策略的不同要么由客户端处理要么由服务器端处 理。当今客户服务器计算模式在m r p 系统中已成为占有主导地位的计算模式，但是 这种模式同时也带来很多问题。主要表现在： 客户机需要越来越多的软硬件，客户端的维护费用不断地提高： 客户机管理越来越困难。管理几十、几百台客户机上的不同版本的软件包需 要巨大的资源， 一旦开发完成，客户机软件在扩展应用系统功能方面提供的可重用 性差； 应用系统的功能在网络环境中的迁移和重新组织很困难。 为了解决m r p 系统的上述问题分布式计算模式开始应用于m r p 系统。在分布 式应用中最重要的是分布式对象的设计。结合臼益强大的网络通信架构，分布式对象 技术将复杂的应用程序分解为自我管理的部件一分布式对象，这些对象能够透过完全 相异的网络和操作系统实现互操作。分布式的计算模式使得m r p 系统具有良好的开 放性和持续变化、对市场时机反应迅速的能力。m r p 系统的这种灵活性对于处在全 球市场竞争日益激烈境况中的现代企业来说显然有至关重要的意义。 因此，分布式计算模式是当前m r p 系统计算模式的发展趋势。 1 2 2 系统的可维护性 从m r p 系统诞生至今，它始终是那些关注工厂生产水平企业的第一选择。但是 m r p 系统实施以后在给企业带来显著效益的同时，系统本身的维护费用也成为企业 的一大负担。例如：香港华润集团旗下的励致公司在采用国外的m r p 系统后每年的 维护费用上百万，三年多来每年仅运行这套系统就要投入五六百万元的费用【7 1 。造成 这种局面的根本原因是现有的m r p 系统没有良好的可维护性。造成现有m r p 系统 维护困难的原因既有软件方面的又有硬件方面的： 1 1 软件方面 现有的m r f 系统主要采用的还是传统的结构化模型。这是现有m r p 系统维护 困难的关键所在。采用这种建模方式建立的m r p 系统是在子功能模块的层次上被组 织或集成起来的，换句话说，m r p 系统的所要实现的功能都被组织在这些子模块中， 在不同的子模块中可能有相同的功能。当某种功能需要改变时，我们并不知道这种功 能具体在哪卜予模块中，这就要求我们在m r p 系统中到处寻找，找到之后我们再根 据这个新要求进行改变。即使水平很高的设计员也不能全部发现系统中需修改的功 能，其余还没有修改的功能只能边发现边修改。 系统的体系结构多采用两层c s 模式，客户机管理越来越困难。管理几十、几百 第2 页 南京航空航天大学硕士学位论文 台客户机上的软件包需要巨大的人力和物力。而且在采用两层c s 结构的m r p 系统 中，客户机软件在系统功扩展方面的能力很差。 2 ) 硬件方面 由于现有m r p 系统的业务逻辑大多都放在客户端，而且随着企业的发展和产品 的复杂化m r p 系统的业务逻辑越来越复杂，计算的工作量也越来越大。这就对m r p 系统客户端的硬件配置要求越来越高。随着m r p 系统的发展，m r p 系统客户端的配 置也要求不断升级。 为了解决m r p 系统维护困难的问题在系统建模方面采用面向对象的建模这种 新型的建模方式；在系统体系结构方面采用分布式的计算模式。采用面向对象建模方 式建立的m r p 系统将信息和处理功能封装到对象中，当系统的功能改变可以直接改 变实现这些功能的对象。采用分布式体系结构的m r p 系统将系统的业务逻辑放在中 间层的应用服务器中，系统的客户端仅仅是系统界面或者是浏览器，这样当系统的业 务逻辑改变时仅需要维护处在中间层的应用服务器而不需要对每个客户端都进行维 护，大大节省了维护的工作量和时间。而且采用分布式体系结构的m r p 系统的客户 端所存放的仅是系统的用户界面或者是浏览器，大大降低了m r p 系统对客户端的要 求。分布式系统体系结构如图1 2 所示。 图1 - 2m r p 系统分布式体系结构 第3 页 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 1 2 3 系统的响应速度 现有m r p 系统的用户大都抱怨系统的响应速度太慢，尤其是m r p 系统处理的 信息量非常大时，这个弊端愈加明显。这是因为现有的采用集中计算模式的m r p 系 统在运行时，数据库服务器和客户端存在大量的数据交互，这样必然会造成系统响应 速度慢，处理时间长，不能满足企业日益增长的信息处理的要求。 为了解决这一弊端m r p 系统可以采用分布式的计算模式，将m r p 系统的处理 逻辑都放到中间层的应用服务器中，这样在运行m r p 系统时大量的数据交互仅发生 在中间层的应用服务器和数据库服务器之间，待应用运行完毕后应用服务器仅将运算 结果传送给客户端，这样就大大提高了系统的响应速度。在m r p 系统分布式体系结 构时可以在应用服务器和数据服务器之间采用高速的网络通讯或者将应用服务器和 数据库服务器放在同一台高端服务器上来达到进一步提高m r p 系统的响应速度 1 2 4 系统适应集团化企业的要求 随着全球经济一体化的进程的不断加快，跨国、跨地区的集团化企业如雨后春笋 般的涌现出来。集团化企业在地域上一般都较分散，要为一个跨国、跨地区的企业集 团单独构造企业级的网络信息系统，花费巨大使企业无法承受。在这种起情况下只能 借助于无所不在i n t e m e t 网。而传统的c l i e n t s e r v e r ( 客户机l l i l 务器) 模式的应用系 统则只能局限于在局域网上实现，因为传统的c l i e n t s e r v e r 应用系统一般在客户端都 过o d b c ( 开放数据库互联) 存取服务器端的数据库，而o d b c 是不能透过i n t e m e t 中的路由器的，也就是说，在i n t e m e t 中，一个局域网中的客户端不能通过直接的方 式访问另一个局域网上的数据库服务器p “。 为了解决这个弊端可以用b s 模式来实现m r p 系统。b r o w s e r s e r v e r 是为地理 位置分散的集团化企业制作的，有了它企业就可以走向世界了。m r p 系统的b s 体 系结构图1 3 所示： 第4 页 南京航空航天大学硕士学位论文 图l - 3 m r p 系统的b s 体系结构 由图可见，b r o w s e r s e r v e r 结构是前面分布式应用的特殊形式，只是在中间层中 加了又一个w e b 服务器，其它和图1 2 相同。w 曲服务器向前负责与用户进行交互， 向后负责与组件事务服务器进行交互。采用这种结构的m r p 系统可以很好的解决集 团化企业的要求。 1 2 5 系统的可重构性 现在，制造业正面临着一个快速多变的竞争市场，制造企业必须以敏捷的应变与 制造能力去适应市场挑战。为了满足企业的这种需求，这就要求制造企业信息系统的 核心m r p 系统要有足够的柔性，当企业的生产方式发生变化时通过m r p 系统的重 构来迅速满足企业的需求。但是采用结构化建模方式建立的现有的m r p 系统是在子 功能模块的基础上组织起来的，这些子功能模块的粒度太大不能满足系统重构的要 求。 为了解决m r p 系统这个弊端，本文介绍的m r p 系统采用了组件技术将m r p 系 统的功能封装在系统的组件中且使组件的粒度大小适中，这些组件可以根据不同的需 要进行组装、拆卸和更新以便于m r p 系统的重构。 第5 页 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 1 2 6 系统的开放性 由于以前技术方面的限制和应用范围的影响使得现有m r p 系统只能绑定在一个 系统上运行，不能作到对支持异构系统的支持。但是m r p 系统的发展将越来越走向 开放化，只有开放的m r p 系统才有真正的生命力。为了解决m r p 系统这个弊端， 本文介绍的m r p 系统采用了分布式对象技术和多层体系结构两种技术。 分布式对象技术旨在建立一个开放式的软件总线结构，从而使m r p 系统的具有 开放性和满足m r p 系统在异构环境下系统的集成需求。基于分布式对象技术的动态 m r p 系统将会把企业信息管理提高到一个新的水平。分布式应用系统能运行于各种 软件和硬件平台；它能够把老的应用同新的应用甚至不同厂商的应用集成起来并且使 原有的架构继续得到利用。目前主要的分布式对象技术标准是：m i c r o s o f t 公司的 d c o m 、o m g 组织的c o r b a 和s u n 公司的j a v a b e a n s 。本文介绍的m r p 系统采 用的是c o r b a 标准，借助子s y b a s e 公司的j a g u a r 事务服务器来实现。 m r p 系统多层体系结构提供了良好的系统扩展能力。例如在采用c s 三层结构 的m r p 系统中如果要增加一个客户端则变的非常容易仅仅需要把m r p 系统的用户 接口发布上去即可，这一工作即使一个不懂计算机的人也可以完全胜任，因为以前非 常烦琐的只能由设计人员来完成的一些配置工作都转移到了中间层上。如果m r p 系 统采用了b s 结构，则系统的扩展会更加的容易。它仅仅需要一个装有浏览器的客户 端即可正常工作。 1 2 7 系统的通用性 现有m r p 系统一般都是根据某个企业的具体情况开发而成，这样的系统在使用 过程中暴露出了通用性差的弊端，因为企业的生产控制方式不是一成不变而是不断变 化的。对制造型企业来讲，生产管理是其内部管理的核心控制部分，如何完善生产管 理和控制是提高企业生产效率和产品质量的有效手段。m r p 系统应该对连续型和离 散型生产都能支持，并且在操作上完全适应企业的不同生产计划制订和控制模式，如： 面向订单生产( m t o ) 、面向订单装配( a t o ) 和面向库存生产( m t s ) 。 针对离散型和连续型的加工企业，本文介绍的m r p 系统提供了完备的生产管理 解决方案。我们将通过对这两种企业中常见的生产加工模式的支持，来说明m r p 系 统中生产管理方案。并且在系统中融入了先进的j i t 生产管理方案。 1 2 7 1 离散型的加工制造企业 离散型生产指的是车间任务型生产方式。 ( 1 ) 车间任务型生产的特点： 第6 页 南京航空航天大学硕士学位论文 每项生产任务，只要求生产企业的部分资源和能力来参与完成。 工艺路线灵活。 生产计划的编制和管理任务繁重。 原材料、外协件、成品、半成品等物料的库存管理复杂。 针对车间任务型的生产特点，企业实施车间管理要解决的主要问题是：如何提高 生产资源利用率、合理计划和安排生产加工。针对主要问题，本文介绍的m r p 系统 提供了完备的解决方案。 1 2 7 2 连续型生产 连续型生产跟车间任务型生产有很大的不同，连续型生产一般采用连续的或流水 线式的方式制造零、部件或进行装配生产。连续型生产的特点是： 生产的产品相对单一，因而工艺路线是固定的。所需的设备和加工能力也是 固定的。 产品的生产加工时间短，物料在车间的流动很快，在制品库存很少。 主生产计划和下达的生产任务相对稳定，一般带有明显的周期性。 连续型生产企业般按照市场销售预测或订单进行主生产计划制订，并按一 定时间段( 如：天) 下达各车间生产任务。针对连续型生产的特点，本文介绍的m r p 生产管理系统将通过对如下几个主要方面的控制，实现企业生产资源的最有效利用。 制订主生产计划和下达生产任务时，充分考虑生产线能力平衡的问题：对于 使用同一条生产线生产多个型号产品的情况，根据不同型号产品的交货期，协调安排 生产活动。使生产线的产力最大化； 通过对生产线上物料的投入产出分析，结合其它生产报表，来了解生产线上 的生产状况： 在连续型的生产控制方式中融入j i t 这种先进的生产管理思想，争取能作到无 库存生产。 本文介绍的m r p 系统提供了三种生产控制方法来满足离散生产和连续生产的要 求： 加工单 日产量 j i t ka n b a n 加工单( w o r ko r d e r ) 是一种面向加工件说明物料需求计划的文件，用于离散型 生产。日产量和j i t 瓜a n b a n 用于连续型生产。j i t 瓜a n b a n 生产控制方式起源于 日本丰田汽车公司，是一种精益生产方式。本文第五章详细介绍了m p r 系统是怎样 作到支持以上三种生产控制方法的。 第7 页 面向对象的分布式物料需求计3 2 u ( m r p ) 的实现技术与开发 1 3 本文章节安排 综上所述，m r p 系统的实现技术方面存在许多需要解决的问题，目前尚无全面 的解决方案。本文采用了u m l 建模方法、分布式计算模式和m r p j i t 生产控制方式 来探讨解决现有m r p 系统问题的解决方案，方案陈述如下： 第一章介绍了企业对m r p 系统应用的需求和m r p 系统的技术现状并指出了解 决现有m r p 系统不足的方法。 第二章介绍了采用u m l 的m r p 系统的建模过程并建立了m r ) 系统的面向对 象模型。在此模型中m r p 系统的信息和信息处理的功能封装到对象中，基于此模型 的m r p 系统中的任何改变都可以在这些对象中完成，使系统有良好的可维护性。 第三章指出了怎样用s y b a s e 公司的e a s e r v e r 来实现m r p 系统的分布式体系结 构。在分布式体系结构的m r p 系统中，客户端和服务器端避免了大量的数据交互， 提高了系统的响应速度：客户端的维护和增删变得简单并能做到与异构系统的无缝集 成，使m r p 系统具有良好的开放性和可伸缩性。 第四章说明了m r p 系统支持多种生产控制方法的必要性，各种生产控制方法的 特点及物料需求计划和能力需求计划的计算模型。最后介绍了m r p 系统中各种生产 控制方法中的物料需求算法和能力需求算法。 第五章说明了支持多种生产控制方法的m r p 系统的实现，介绍了m r p 系统中 物料需求和能力需求计划的输出结果。 1 4 本章小结 本章从m r p 系统在企业中的应用需求出发，分析了目前m r p 系统在应用方面 存在的问题的技术内涵。提出了本文的研究内容和方法。 第8 页 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章面向对象的m r p 系统模型 软件开发过程一般包括四个阶段：分析、设计、实现和维护。其中分析阶段是软 件开发的起点，分析的质量高低直接决定了后续三个阶段工作的成败。所谓分析，就 是对需求进行分析，去掉需求中的非实质性内容，彻底领悟需求的实质，进而从需求 中抽象出一个分析模型。该模型能够准确地反映需求的实质，以分析模型为基础进行 后续的软件开发，就能取得较好的效果。因此，建立高质量的需求分析模型就成为软 件开发的关键。传统的建模技术是面向功能的，其建模过程是对需求进行功能分析， 最终生成一个功能模型【3 s 】。该建模技术虽已使用了几十年，但近期随着软件规模的不 断增大和软件复杂程度的不断提高，其弊端也越来约明显，主要表现在： 面向功能的建模技术很难自然、准确的反映现实世界，因而建立在功能模型基础 之上的软件，往往很难保证其质量，有时甚至需要重新开发。 功能模型的实现是通过编制功能模块来实现的，这给软件的维护带来了较大的困 难。传统的建模技术已不能适应现代软件开发的要求，一种全新的建模技术应运而生， 这就是面向对象建模技术。 2 1 面向对象技术 面向对象技术将对象的概念贯穿于软件开发的全过程。对象是对构成现实世界 的抽象，包括物质上的实体和概念上的实体，对象具有属性和行为，对象将属性和行 为封装在一个统一实体中，对象之间有相互联系和相互作用。在计算机中，对象用软 件模块来实现，其属性用数据结构来表示，行为用函数来表示，对象之间的相互作用 图2 - 1 示【4 0 】。 用消息传送来实现。在面向对象的软件中，分析阶段的任务就是要构 造一个面向对象的需求分析模型。正因为对象是对真实世界中实体的 抽象，因而采用面向对象技术构造出的需求分析模型，就能够更自然、 准确的反映需求，从而为后续三个阶段的工作乃至整个软件的开放性 奠定一个良好的基础。对象内对象名、属性和操作的构成如图2 1 所 2 2 统一建模语言( u m l ) 面向对象的分析与设计( o o a & d ) 方法的发展在2 0 世纪8 0 年代末至9 0 年代中出 现了一个高潮，u m l 是这个高潮的产物。它不仅统一了b o o c h 、r u m b a u g h 和j a c o b s o n 第9 页 习 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 的表示方法，而且对其作了进一步的发展，并最终统一为大众所接受的标准建模语言 【2 2 】。 2 2 1 统一建模语言u v i l 的出现 公认的面向对象建模语言出现于2 0 世纪7 0 年代中期。从1 9 8 9 年到1 9 9 4 年，其 数量从不到十种增加到了五十多种。在众多的建模语言中，语言的创造者努力推崇自 己的产品，并在实践中不断完善。但是，o o 方法的用户并不了解不同建模语言的优 缺点及相互之间的差异，因而很难根据应用特点选择合适的建模语言，于是爆发了一 场“方法大战”。面对众多的建模语言，用户由于没有能力区别不同语言之间的差别， 因此很难找到一种比较适合其应用特点的语言。因此，在客观上极有必要在精心比较 不同的建模语言优缺点及总结面向对象技术应用实践的基础上组织联合设计小组，根 据应用需求统一建模语言。 1 9 9 4 年1 0 月，g r a d yb o o c h 和j i mr u m b a u g h 开始致力于这一工作。他们首先将 b o o c h9 3 和o m t - 2 统一起来，并于1 9 9 5 年1 0 月发布了第一个公开版本，称之为统 一方法u mo 8 ( u n i t i e dm e t h o d ) 。1 9 9 5 年秋，o o s e 的创始人i v a rj a c o b s o n 加盟到 这一工作。经过b o o c h 、r u m b a u g h 和j a c o b s o n 三人的共同努力，于1 9 9 6 年6 月和 1 0 月份别发布了两个新的版本，即u m l 0 9 和u m l0 9 1 ，并将u m 重新命名为u m l ( u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ) 。 1 9 9 6 年，一些机构将u m l 作为其商业策略已日趋明显。u m l 的开发者得到了 来自公众的正面反应，并倡议成立了u m l 成员协会，以完善、加强和促进u m l 的 定义工作。当时的成员有d e c 、h p 、i - - l o g i x 、i t e l l i c o r p 、i b m 、i c o nc o m p u t i n g 、 m c is y s t e m h o u s e 、m i c r o s o f t 、o r a c l e 、r a t i o n a ls o f t w a r e 、t i 以及u n i s y s 。这一机构 对u m l1 0 ( 1 9 9 7 年1 月) 及u m l1 1 ( 1 9 9 7 年1 1 月1 7 日) 的定义和发布起了重 要的促进作用。u m l 的发展过程可用图2 2 所示： 第1 0 页 南京航空航天大学硕士学位论文 图2 - 2 u m l 的发展过程 u m l 是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它融入了 软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不仅局限于支持面向对象的分 析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发和系统配置的全过程1 2 2 。 2 2 2 统一建模语言u m l 的内容 作为一种建模语言，u m l 的定义包括u m l 语义和u m l 表示法两个部分【2 2 】。 ( 1 ) u m l 语义描述基于u m l 的精确元模型定义。元模型为u m l 的所有元素 在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一 致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。此外u m l 还支持对元模型的扩 展定义。 ( 2 ) u m l 表示法定义u m l 符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形 符号和文本语法为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模 型，在语义上它是u m l 元模型的实例。 标准建模语言u m l 的重要内容可以由下列五类图来定义： 第一类是用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) ，从用户角度描述系统功能，并指出各功 第1 i 页 面向对象的分布式物料需求计划( m r s ) 的实现技术与开发 能的操作者。 第二类是静态图( s t a t i cd i a g r a m ) ，包括类图、对象图和包图。 第三类是行为图( b e h a v i o rd i a g r a m ) ，描述系统中对象间的交互关系。 第四类是交互图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ，描述对象间的交互关系。包括顺序图和 合作图。 第五类是实现图( i m p l e m e n t a t i o nd i a g r a m ) 。其中组件图描述代码部件的物理结 构及各部件之间的依赖关系。配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。 2 3m r p 系统面向对象的模型( 利用r a t i o n a lr o s e 工具) 2 3 1 系统的用例( u s e c a s e ) 图 吴 计划员 采购员 图2 - 3m r p 系统的u s e - c a s e 圈 m r p 系统的用例图用来显示系统功能与角色( 表示提供或接受系统信息的人或 系统) 间的交互。系统功能表示从用户角度对系统的要求，m r p 系统的功能如上图 所示，包括“特定生产模式下物料需求计划”、“能力需求计划”、“确认物料需求 计划”、“下达物料需求计划”。角色是提供或接受系统信息的人或系统，m r p 系 统包括“未确认的物料需求计划信息数据库”、“确认的物料需求计划信息数据库”、 “车间管理员”、“采购员”和“计划员”五种角色。在m r p 系统中，计划员启动 第1 2 页 南京航空航天大学硕士学位论文 系统功能用案，系统功能生成的不同信息或者被存入数据库中或者下达给车间管理员 和采购人员。 m i l p 系统的大部分信息可以从u s ec a s e 框图中看到。该框图是系统用户、项 目管理员、分析人员、开发人员和质量保证人员了解系统功能的视图。 2 3 2 系统的顺序( s e q u e n c e ) 框图 s e q u e n c e 框图用来按顺序显示用例中对象之间的动作协作关系，它非常直观的显 示了对象之间消息传送的时间顺序。m r p 系统的s e q u e n c e 框图如图2 4 所示。 早i 选捶塑越挝盎li l 主t _ t l q t r jl 塑越舞塞让篡埴墨i盟 i 翼呈：望目耋ilil 些童呈；窒呈篓l 天 俨黾 ； 一1 2 ：进行翱料需求计算的请求； ；旷1 3 ：物科需求的计算结果 旷1| ， _ 图2 - 4 ( a ) 物料需求计划的顺序图 这个s e q u e n c e 框图显示了物料需求计划的使用案例的过程流程。该s e q u e n c e 框 图涉及到了两个角色：计划员和未确认的物料需求信息数据库。在s e q u e n c e 框图顶 部显示了物料需求计划使用案例所需的对象：选择物料的窗口对象、事务管理器对象 和物料需求计划结构输出窗1 = 1 。物料需求计划使用案例从计划员输入物料号开始，然 后启动物料需求计划算法，计算结果保存到未确认的物料需求信息数据库中并在窗口 中显示出来。 s e q u e n c e 框图显示了物料需求计划使用案例流程的全过程。用户可以从这个框图 看到物料需求业务过程的处理细节。分析人员可以看到物料需求计划的处理流程。开 发人员可以看到需要开发的对象和这些对象的操作。 第1 3 页 面向对象的分布式物料需求计封j ( m r p ) 的实现技术与开发 产型坐镯 1 ll3 ：保存 1 图2 4 ( b ) 确认物料需求计划的顺序图 m r p 系统的确认物料需求计划的s e q u e n c e 框图如图2 - 4 ( b ) 所示。这个s e q u e n c e 框图显示了确认物料需求计划的使用案例的过程流程。该s e q u e n c e 框图涉及到了两 个角色：计划员和确认的物料需求信息数据库。在s e q u e n c e 框图顶部显示了确认物 料需求计划使用案例所需的对象：选择物料的窗口对象、事务管理器对象。确认物料 需求计划使用案例首先要求计划员输入物料号，然后系统对特定的物料需求计划确 认，结果保存到确认的物料需求信息数据库中并在窗口中显示出来。 该s e q u e n c e 框图显示了确认物料需求计划使用案例流程的全过程。用户可以从 这个框图看到确认物料需求计划业务过程的处理细节。分析人员可以看到确认物料需 求计划的处理流程。开发人员可以看到需要开发的对象和这些对象的操作。 第1 4 页 南京航空航天大学硕士学位论文 l 让塑l 工达墨li 蔓爰i 理墨i i 呈翌些i ii p 型鼍 卣鼍。：下达生产计划| i _ 图2 - 4 ( c ) f 达物料需求计划顺序图 m r p 系统的下达物料需求计划的s e q u e n c e 框图如图2 4 ( c ) 所示。这个s e q u e n c e 框图显示了下达物料需求计划的使用案例的过程流程。该s e q u e n c e 框图涉及到了三 个角色：计划员、车间管理员和采购员。在s e q u e n c e 框图顶部显示了下达物料需求 计划使用案例所需的对象：选择物料的窗口对象、事务管理器对象。下达物料需求计 划使用案例从计划员输入物料号开始，然后m r p 系统将生成的物料加工单和采购单 分别下达给车间管理人员和采购人员。 该s e q u e n c e 框图显示了m r p 系统中下达物料需求计划使用案例流程的全过程。 用户可以从这个框图看到下达物料需求业务过程的处理细节。分析人员可以看到下达 物料需求计划的处理流程。开发人员可以看到需要开发的对象和这些对象的操作。 第1 5 页 吴甲 墨一 天l；! 目 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 让划圣d ：i 址 立 昱示能力平衡的结删 旷1 图2 - 4 ( d ) 能力需求计划顺序图 m r p 系统中的能力需求计划的s e q u e n c e 框图如图2 - 4 ( d ) 所示。这个s e q u e n c e 框 图显示了能力需求计划的使用案例的过程流程。该s e q u e n c e 框图涉及到了一个角色： 计划员。在s e q u e n c e 框图顶部显示了能力需求计划使用案例所需的对象：能力需求 计划的窗口对象、事务管理器对象、结果显示窗口对象、能力需求平衡报告单对象。 能力需求计划使用案例从计划员选择待平衡能力的工作中心开始，然后m r p 系统对 特定的工作中心进行能力平衡，平衡的结果显示给计划员或者将能力需求计划报告单 打印出来给计划员。 该s e q u e n c e 框图显示了m r p 系统中能力需求计划使用案例流程的全过程。用户 可以从这个框图看到能力需求业务过程的处理细节。分析人员可以看到能力需求计划 的处理流程。开发人员可以看到需要开发的对象和这些对象的操作。 2 3 3 系统的合作( c o l l a b o r a t i o n ) m r p 系统的合作图( c o l l a b o r a t i o n ) 是系统对象交互的另一种表达方式，它也是 用来描述对象之间消息连接关系的，但是更侧重于说明那些对象之间有消息传递，而 不象顺序图那样侧重于对象之间消息传递的时序性。在m r p 系统的合作图中，对象 同样用一个对象图符来表示，箭头表示消息发送的方向，而消息执行的顺序则由消息 的编号来标示。m r p 系统的合作图如图2 5 所示： 第1 6 页 南京航空航天大学硕士学位论文 1 ：输入物料号 图2 - 5 ( a ) 物料需求计划合作图 图2 - 5 ( b ) 确认物料需求计划合作图 ：确丛塑登盈塞 让篁! l 擅。基敛握匡 第1 7 页 面向对象的分布式物料需求计划( m r p ) 的实现技术与开发 主团簋理虽； 兰阊鳘理虽 图2 - 5 0 下达物料需求计划合作图 塞购虽b ：墨购 置 图2 - 5 0 ) 能力需求计划合作图 第1 8 页 南京航空航天大学硕士学位论文 2 3 4 系统类( c l a s s ) l 蛩( 面向p o w e r b u i l d