（管理科学与工程专业论文）基于uml的物料管理系统的开发与实现.pdf

摘要 本文旨在探讨基于统一建模语言( u m l ) 的物料管理系统的分析设计过程。 在体现u m l 和现代物料管理思想和方法的基础上，本文以中小型生产企业的物 料管理系统建模为背景，对物料管理系统开发的各个阶段进行了深入研究。主要 工作包括以下几点： 首先，在阐述u m l 建模技术的基础上，本文归纳总结了u m l 建模的技术 要点与不足之处，并简单介绍了r o s e 工具：其次，本文对生产企业物料管理的 基本理论进行了阐述，提出了具体的方法论，阐述了物料管理与现代物流管理的 关系；再次，重点研究了基于u m l 的物料管理系统开发流程；最后，进行了基 于u m l 开发的物料管理系统在企业中的应用案例分析。 在系统开发的分析和设计部分，本文遵循u m l 以用例为驱动的特点，在对 中小型生产企业的物料管理系统进行详细功能需求分析的基础上建立了用例模 型。在建模过程中利用u s ec a s e 框图、s e q u e n c e 框图、c l a s s 框图和a c t i v i t y 框 图，通过静态建模和动态建模，在不同的阶段，从不同的角度描述了系统开发过 程和系统的体系结构。 在系统的实现和应用部分，本文首先对目标企业的物料管理现状进行了调查 研究，针对其物料管理的主要问题，提出了物料管理系统的总体结构，实现了具 有基本功能模块的系统设计。然后本文对u m l 与关系数据库的映射方法作了重 点研究，建立了基于u m l 的c + + 语言的映射，最后介绍了基于u m l 的逆向工 程。在本系统的开发过程中由于利用u m l 建模，大大提高了开发效率，同时开 发过程也更规范，实践证明基于u m l 的建模技术对高效地开发和实施物料管理 系统有很大的帮助。 关键词：物料管理系统，统一建模语言，面向对象，经济订购量 a b s t r a c t t h i sp a p e rd i s c u s s e sa n a l y s i sa n dd e s i g np r o c e s so fm a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do nu n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) b a s e do nm a i nd e s i g nm e t h o d sa n d i d e a so fu m la n dm o d e mm a t e r i a lm a n a g e m e n t ，r e g a r d i n gm a t e r i a lm a n a g e m e n t s y s t e mm o d e l i n go ft h em e d i u ma n ds m a l l - s c a l em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ea st h e b a c k g r o u n d ，e v e r ys t a g eo fm a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e md e v e l o p m e n ti ss t u d i e d d e e p l y m a i nw o r ki n c l u d e s ： f i r s t l y , b ye x p l a i n i n gu m lt e c h n o l o g y , t h i sp a p e rs u m m a r i z e st e c h n i c a lc o r ea n d d e f i c i e n c yo fu m la n di n t r o d u c e st h et o o l r o s e s e c o n d l y , t h i sp a p e re x p l a i n st h e b a s i ct h e o r yo fm a t e r i a lm a n a g e m e n ti nm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e sa n dt h er e l a t i o n s h i p o f m a t e r i a lm a n a g e m e n ta n dm o d e ml o g i s t i c sm a n a g e m e n t ，p r o p o s e sc o n c r e t e m e t h o d o l o g y t h i r d l y , t h ep a p e rs t u d i e st h ed e v e l o p m e n to fm a t e r i a lm a n a g e m e n t s y s t e mb a s e do nu m l l a s t l y , t h ep a p e ra n a l y z e st h ea p p l i c a t i o nc a s eo fm a t e r i a l m a n a g e m e n ts y s t e mo ne n t e r p r i s e so nt h eb a s i so f u m l i nt h ep a r to fa n a l y s i sa n dd e s i g no ft h es y s t e m ，f o l l o w i n gt h ec h a r a c t e r i s t i ct h a t d r i v e sw i t hu s e c a s eo ft h eu m l ，o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gr e q u i r e m e n to fm a t e r i a l m a n a g e m e n ts y s t e mi nt h em e d i u ma n ds m a l l - s c a l em a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e ，w e b u i l du s ec a s em o d e l 。i nt h ec o u l e eo fm o d e l i n gw em a k eu s eo fu s ec a s ed i a g r a m ， s e q u e n c ed i a g r a m ，c l a s sd i a g r a ma n da c t i v i t yd i a g r a mt of i n i s ht h es t a t i cm o d e l i n g a n dd y n a m i cm o d e l i n g ，a n dd e s c r i b ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n da r c h i t e c t u r eo ft h e s y s t e mf r o md i v e r s ep o i n to f v i e wi nd i v e r s ep h a s e i nt h ep a r to fr e a l i z i n gs y s t e n a t h ep a p e rf i r s t l yi n v e s t i g a t e sm a t e r i a lm a n a g e m e n t s i t u a t i o no fe n t e r p r i s e r e g a r d i n gm a i np r o b l e m si nm a t e r i a lm a n a g e m e n t ，t h ep a p e r p r o p o s e st h et e c h n i c a lr o u t eo fs y s t e md e v e l o p m e n t ，d e s i g n sb a s i cf u n c t i o nm o d u l e s t h e n ，t h ep a p e rs t u d i e st h em a p p i n gm e t h o df r o mu m l t or e l a t i o nd a t a b a s e ，d e s c r i b e s t h em a p p i n go fc + + c o d e sa n df i n a l l yi n t r o d u c e si t s l e v e r s ee n g i n e e r i n gb a s e do n u m l b e c a u s eo fu s i n gu m l ，t h ep r o c e s so ft h i ss y s t e m sd e v e l o p m e n tb e c o m e s n l o r ef o r m a la n df a s t e r t h ep r a c t i c ep r o v e st h em o d e l i n gt e c h n o l o g yb a s e do nu m l w a sag o o dt e c h n o l o g y k e y w o r d s ：m a t e r i a lm a n a g e m e n ts y s t e m ，u n i f i e dm o d e l i n g l a n g u a g e ( u m l ) o b j e c to r i e n t e d ，e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y 武汉理工大学硕士论文 第1 章绪论 1 1 选题的背景、目的及意义 1 1 1 选题的背景 随着市场经济的发展，生产技术的进步，社会活动的复杂化，信息经济、知 识经济的发展，企业规模的扩大，同时我国已经入关几年，经济体制与国际经济 接轨，使得管理工作越来越离不开信息，信息处理己成为当今世界一项主要的社 会活动，企业面临的将是一个越来越激烈的竞争环境，经济增长方式的根本转变 已成为企业的最大课题。 物料管理是企业生产经营活动中一项最基本的不可或缺的活动，是一种系统 地计划、协调和控制企业各部门的活动，以求最经济、最有效的向企业各部门保 质保量地提供物料。物料管理其目的在于协调企业内部各职能部门之间的关系， 从整个企业的角度控制物料“流”，做到供应好、周转快、消耗低、费用省，取 得好的经济效益，以保证企业生产顺利进行。物料管理是任何一个企业提高其管 理水平必不可少的一环。 物料管理是企业生产管理的基础，它的管理水平是反映企业生产技术和经营 管理水平的重要标志，加强物料管理直接关系到企业的生产经营成果，决定企业 的经济效益。因此，利用先进的管理理论和信息技术进行有效的物料管理是很有 必要的。 u m l 是软件工程近年来取得的最重要的具有划时代意义的成果，支持从系 统需求分析开始的软件开发的全过程，是面向对象领域的标准建模语言，对于特 定领域的软件体系结构也作了研究，提出了基于组件重要的管理信息系统开发模 型，为企业物料管理系统的产业化提供了新的思路。在这种恩路指导下，本文基 于u m l 技术对企业中物料管理系统进行了开发与实现。 1 1 2 选题的目的及意义 本论文研究的主要目的是探讨面向对象的建模方法在物料管理系统中的应 用，主要针对的是在系统分析与设计阶段，如何运用u m l 来对系统功能、静态 结构以及动态行为等方面进行建模。 本课题是根据金宜泓公司的实际生产和经营状况，在企业领导的重视和支持 下研究和丌发的一套生产管理系统。系统以成本控制为出发点，通过生产过程的 武汉理工大学硕士论文 全程跟踪和库存收发的实时监控，能有效降低企业的物料消耗及资金占用，提高 企业生产运作效率，增强库存信息的透明度。系统同时提供对销售情况、库存盘 点、生产进度、投入产出比等各类数据的综合统计分析，为管理决策提供科学依据。 从国内外制造企业应用生产管理系统的实践可以看出，应用生产管理系统可 以减少库存量和资金占用，降低产品成本，提高资会利用率；可以对生产负荷与 生产能力进行平衡分析，确保生产过程的均衡性和连续性；可以缩短产品的生产 周期，优化资源配置，提高产品的准时交货率。因此，金宜泓公司依靠高校的技 术和优势，合作开发适合自己的生产管理系统是具有实际意义的。 1 2 国内9 1 枉1 关问题综述 西方工业发达国家对物料管理一贯十分重视。早期的物料管理重点是加强对 库存的控制。其主要手段是确定采购时的最佳订购量( 即经济批量) ，从而使库 存成本最小。但是，随着现代制造技术的推广使用和生产规模的不断扩大，物料 供应与生产的关系越来越密切。科学技术的迅速发展，尤其是计算机技术的同新 月异，使制造业中新的生产组织方式不断产生，从而导致了物料管理的重大变革。 从本世纪六十年代起，相继出现了许多新的物料管理模式。其中具有代表性的有： ( 1 ) m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n t p l a n ) 即物料需求计划。m r p 是在解决订 货点法的缺陷的基础上发展起来的，也称为基本的m r p 。订货点法的不足是没 有按照各种物料真正需求用的时间来确定订货e t 期，因此造成较多的库存积压。 为了解决这个问题，6 0 年代中期，m m 公司的约瑟夫奥列基提出把各种物料分 为独立需求( 需求量由企业外部决定) 和相关需求( 由产品零件分解出的物料需求 量) ，并按时间段来确定不同时期的物料需求，产生了物料管理的新方法。独立 需求的订货计划根据销售合同或市场预测信息，由主生产计划( m p s ，m a s t e r p r o d u c t i o ns c h e d u l i n g ) 确定，而大量的相关需求物料的订货计划是通过m p s 展开 产品结构，根据各个物料的从属关系确定的。 ( 2 ) m r p i i ( m a n u f a c t u r i n g r e s o u r c e p l a n n i n g ) n i 制造资源计划。m r p l l 是一 种以计划管理为主导的现代生产管理模式，主要适用于各种批量的离散型生产和 流水线生产管理。m r p i i 是八十年代初人们在闭环m r p 的基础上发展起来的。 m r p i i 是要有效地利用各种制造资源，实现更广泛的管理信息集成，从而实现控 制库存，降低制造成本，实现企业管理的整体优化，m r p i i 实质上不仅是一种物 料管理方式，也是一种现代生产管理模式，它已将物料管理与生产管理融为一体。 ( 3 ) j i t f j u s t i n t i m e ) e p 准时制生产。j i t 是一种以各种物料的零库存为目标 的管理模式。传统的生产方式和管理思想总是利用在制品( w i n ，w o r k i n - p r o c e s s ) 库存作为生产过程的缓冲，一旦某个环节发生故障，可以利用库存来维持生产系 蔓坚墨! 查堂堡主笙塞 统的正常运作，但这样实质上是掩盖了矛盾和问题。j r r 要求生产系统的在制品 库存为零，这样就使管理者在事前对生产经营过程中可能出现的故障进行预防和 控制，从而大大提高了企业管理水平。j i t 系统的运行流程图如下图卜l 所示。 图卜1j i t 流程图 由m p s 生成c r p ( c a p a c i t yr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，能力需求计划) 与m r p ， 同时生成各种计算与说明的例外信息。计划员根据这些信息调整由m r p 生成的 j i t 生产线的装配计划，下达计划任务。根据w p 库存信息，系统自动生成各工 序的“拉出表”，分配物料到生产线，由“拉出表”不断传递工序间的需求信息。 最后由完工物品反冲物料消耗及生产成本。 在我国大多数企业中，物料管理基本上局限于仓库管理，与生产、技术、销 售等职能部门沟通不够。制造企业中物料规格、种类繁多，而物料供应，库存管 理中的大量工作主要依靠手工完成，这必然导致工作效率低下为了确保生产正 常进行，往往加大库存量，从而导致库存成本的增加。因此提高我国制造业的物 料管理水平对于当前搞好国有大中型企业，减少流动资金占用并加速其周转具有 现实意义。但是，我国市场体系发育不完善，原材料、配套件很难按时按量确保 供应，j i t 的零库存原则就很难实施；在引进的m r p i i 软件中，运行成功的不多。 实践表明，这不仅由于国情不同，企业管理体制与环境不同，更重要的是企业经 营者、管理者对m r p i i 思想还不大了解，不了解它对于管理水平的提高，生产 经营的柔性化及提高企业经济效应所带来的巨大影响。因此，对基于我国现状的 武汉理工大学硕士论文 制造业物料管理系统进行研究和探讨就显得十分迫切和需要。 1 3 本课题研究的主要内容 本论文引入面向对象建模的思想，结合企业物料流动的特点和现代先进的物 料管理思想并运用统一建模语言( u m l ) 及r o s e 工具对物料管理系统进行了建 模，从而实践了u m l 在物料管理系统开发中的应用。 本文所作的主要工作有以下几个方面： ( 1 ) 文章对本文的选题背景、目的及意义，国内外相关问题进行了说明，并 简单介绍了课题研究内容和技术路线。 ( 2 ) 阐述了u m l 建模技术及r o s e 工具，并针对u m l 在软件系统建模的应 用，挖掘了u m l 的技术要点与不足之处。 ( 3 ) 介绍了生产企业物料管理的基本理论和方法论，并对物料管理与现代物 流管理的关系进行了分析。 ( 4 ) 统一建模语言u m l 在物料管理系统开发中的应用研究，即运用统一建 模语言对系统进行分析和设计。 ( 5 ) 对目标企业进行了基于u m l 开发的物料管理系统应用的案例分析和系 统的部分实现，包括数据库设计、代码设计和逆向过程。 1 4 研究的技术路线 系统分析和设计阶段采用统一建模语言u m l 进行系统建模。在建模过程中 利用u s ec a s e 框图来对系统功能进行定义，用c l a s s 框图、s e q u e n c e 框图和 a c t i v i t y 框图对系统的静态结构和动态行为进行静态建模和动念建模。 系统构建和应用阶段基于u m l 进行数据库设计并将u m l 中的类图中的类映 射成数据表以及利用r a t i o n a lr o s e 工具实现模型到c + + 语言的映射。 武汉理t 大学硕士论文 第2 章基于u m l 的系统建模技术 2 1u m l 建模技术 u m l ( u n 讯e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，统一建模语言) 承袭面向对象分析与设计 ( o o a d ，o b j e c to r i e n t e d a n a l y s i sa n d d e s i g n ) 的方法，是一种用来描述系统蓝 图的标准模式语言。它是由三位面向对象方法领域著名的方法学家g r a d y b o o c h ， j a m e s r u m b a u 曲和i v a rj a c o b s o n 提出，结合了他们以及其它众多优秀方法和思想， 得到了世界知名公司! l l m i c r o s o f t ，h p ，m m ，r a t i o n a l 等的使用和支持，并于1 9 9 7 年 l1 月被o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 组织采纳作为基于对象技术的标准建模 语言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，不仅支持面向对象的 分析和设计，还支持从需求开始的软件开发过程，是近十年来最具有划时代意义 的软件技术之一。 从应用角度来看，标准建模语言u m l 的主要特点可以归结为： ( 1 ) u m l 融合了当前一些流行的开发方法的主要概念与技术，成为一种面 向对象的标准化的统一的建模语言，约束了以往各种方法的建模语言的不一致和 差别。 ( 2 ) u m l 捕捉系统静态和动态行为的信息。静态结构定义了对系统具有重 要意义的各种对象，以及它们之间的关系。动态行为定义了时间上和状态上对象 问的通讯。从不同而又相关的视角来对系统建模，允许了多角度对系统的理解。 ( 3 ) u m l 是系统建模语言，独立于开发过程。虽然u m l 与r n i o n a l 统一 过程配合使用，将发挥强大的效用，但是u m l 也可以在其它面向对象的开发过 程中使用。 ( 4 ) u m l 与具体的实现无关，可应用于任何语言平台和工具平台。它可以 被具有代码生成的交互式可视建模工具所支持，工具可以提供u m l 向各种编程 语言的代码生成，以及可以从现有的程序逆向构筑模型。 2 1 2u m l 语言中的建模机制 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。 ( 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，使丌发者能在语义上 取得一致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。此夕b u m l 还支持对 武汉理工人学硕士论文 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 形符号和文本语法提供了基础，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 模型的实例。 u m l 语言中视图非常丰富，主要可分为用例图、静态图、行为图、交互图 和实现图5 类，通过这几类视图可以全面描述一个数据库应用系统。 ( 1 ) 用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) ：从用户的角度出发描述系统的功能、需求，展 示系统外部的各类活动者与系统内部的各种用例之间的关系，主要元素是用例和 活动者。从本质上讲，一个用例是用户与计算机之间的一次典型交互作用，活动者 是指用户在系统中所扮演的角色。用例图用于需求分析阶段，它的建立是系统开 发者和用户反复讨论的结果，表明了开发者和用户对需求规格达成的共识。 ( 2 ) 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。类图( c l a s sd i a g r a m ) 描述系统所包含的类、类的内部结构及类之间的关系；对象图是类图的一个具体 实例，表示在某一时刻系统对象的状态、对象间的联系状态以及对象行为的静态 方面的状态；包图由功能相似的包或类组成，主要表示包之间的关系。 ( 3 ) 行为图( b e h a v i o r d i a g r a m ) ：描述系统的动态模型和组成对象间的交互关 系，包括状态 ( s t a t ed i a g r a m ) 和活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) 。状态图描述一类对象 所有可能的状态以及事件发生时状念的转移条件，适合于描述一个对象穿越多个 u s ec a s e 的行为：活动图描述系统中各种活动的执行顺序，它实质上也是一种流 程图，只不过表现的是从一个活动到另一个活动的控制流。 ( 4 ) 交互图( i n t e r a c t i v e d i a g r a m ) ：描述对象间的交互关系，包括协作图 ( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a n l ) 和顺序 ( s e q u e n c ed i a g r a m ) 。顺序图着重描述对象按照时 f a jj l 顶序的消息交换；协作图着重描述系统成分如何协同工作。顺序图和协作图从 不同的角度表达了系统中的交互和系统的行为，它们之间可以相互转化。 ( 5 ) 实现图( i m p l e m e n t a t i o n d i a g r a m ) ：包括组件图和配置图。组件图由组件、 接口和组件之间的联系构成，其中的组件可以是源码、二进制码或可执行程序， 组件图表示系统中的不同物理部件及其联系，它表达的是系统代码本身的结构； 配霄图定义系统中软硬件的物理体系结构。 从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先是描述需求；其次 根据需求建立系统的静态模型，以构造系统的结构；第三步是描述系统的行为。 其中在第一步与第二步中所建立的模型都是静态的，包括用例图、类图( 包含包 图) 、对象图、组件图和配置图等五种图形，它们是u m l 的静态建模机制。在第 三步中所建立的模型或者可以执行，或者表示执行时的时序状态或交互关系。它 包括状态图、活动图、顺序图和协作图等四种图形，是u m l 的动态建模机制。 武汉理丁大学硕士论文 因此，u m l 的主要内容也可归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。 图2 1u m l 中的视图 2 2 统一建模方法及其不足 统一建模方法由用例驱动整个开发过程，分为用户需求、分析、设计、实现 和测试等阶段，每个阶段都是在前阶段的基础上的进一步细化，呈增量迭代发 展。其开发过程由以下5 个部分组成，如图2 2 所示。 ( 1 ) 捕获需求阶段。先由用户、分析人员和开发者积极交流，分析、提炼用 户对系统的需求，并描述出来，然后在此基础上建立用例模型，用模型来完整的 表达和细化用户的需求。 ( 2 ) 分析阶段。在前一阶段基础上进行功能抽象和数据抽象，功能抽象得到 系统分析包，数据抽象得到分析类及相互之间的关系。 ( 3 ) 设计。系统设计阶段的任务是通过综合考虑所有的技术限制，以扩展和细 化分析阶段的模型。活动图是设计工作的起点，为了完成设计，每个活动必须扩展 成一个或多个操作，每个操作被指定到类。设计阶段分为两个部分：第一部分是结 构设计，也即高层设计，其任务是定义包( 子系统) ，包括包间的依赖性和主要通信 机制；第二部分是详细设计，细化包的内容，使编程人员得到所有类的一个足够清 楚的描述。系统设计的静态方面通过类图、对象图来表示，动态设计由交互图、 武汉理丁大学硕士论文 状态图、活动图来表示。 ( 4 ) 实现。实现阶段是对类进行编程的过程，开发者可以选择某种面向对象的 编程语言进行程序的开发。在保证模型正确的基础上，可以使用u m l 代码生成系 统生成代码框架，从而将建模和编码过程有机地统一起来。 ( 5 ) 测试和配置。完成系统编码后，需要对系统进行测试，它通常包括：单元测 试、集成测试、系统测试和验收测试。在单元测试中使用类图和类的规格说明， 对单独的类或一组类进行测试；在集成测试中，使用组件图和协作图，对各组件的 协作情况进行测试；在系统测试中，使用用例图，以检验所开发的系统是否满足用 例图所描述的需求。 分析建模步骤及各模型图之间的关系，就会发现大多数模型图之间都保持着 一定的内存联系。对象图是类图的一种变形，是对类图的一种实例化；状态图是 类图的一种补充描述，客观地展示此类对象所有可能的状态，以及某些事件发生 时其状态的转移情况；顺序图描述几个对象之间的动态协作关系；协作图与顺序 图相同，也是用来描述系统中对象之间的动态协作关系；活动图通常用来描述一 个用例的处理流程或是某种交互流程；组件图是在宏观上、物理上，对系统软硬 件的配置关系和依赖关系的描述，在系统分析完成时，也就随之形成了。 然而在u m l 中两个最重要的概念：用例和类图之间的关系十分弱，只是在用 例中归纳出事务流的文本叙述，这会带来随设计者不同而产生的随意性，不同的 设计者根据用例图将设计出不同的类模型，建模过程的连贯性和一致性也难以保 证。 图2 2 统一建模过程 武汉理工人学硕士论文 2 3 使用u m l 建模的技术要点 u m l 的建模过程是非常灵活的，开发者可以使用其全部或部分静态图和动 念图来描述和分析应用系统，并且该过程是一个迭代增量式的丌发过程。使用 u m l 的建模过程应包含以下三个基本特性：用例驱动、以体系结构为中心和迭代 式的增量丌发过程。 ( 1 ) 用例驱动。在u m l 中，用例捕获系统的功能需求，驱动软件的整个 丌发过程，确保分析中罗列的所有功能均被实现。用例是审核和测试系统的依据。 由于用例包含了系统中的所有功能描述，因此将影响到开发的全过程。在需求分 析阶段，用例用于捕获系统的功能并与用户进行交流和商讨，从而达成共识：在 设计和实现阶段，用例用来指导设计和编码，即用例中描述的功能必须实现；在 测试阶段，用例是审核系统的依据，是测试系统的基础。 ( 2 ) 以体系结构为中心。使用u m l 进行建模的过程应以体系结构为中心， 这意味着应该在开发的早期尽量建立一个良好的系统体系结构，然后建立原型和 进行评估，并在开发过程中不断地细化。体系结构把系统划分为几个部分，描述 各部分间的关系、相互作用、通信机制以及添加和修改某一部分的原则。定义一 个良好的体系结构对于实现一个易于修改、易于理解和可重用的系统至关重要。 ( 3 ) 迭代式的增量开发。使用u m l 建模的过程由一系列迭代过程组成， 模型在每个迭代过程中被逐步细化。一次迭代是对系统进行功能完善的过程，即 完成系统的一次增量。迭代和增量式的开发就是定义一系列的丌发阶段，每个阶 段都将产生系统的一个版本，并要进行内部提交。内部提交并不交付真正的用户 去使用，而是从技术、经济效益以及迭代过程本身这几方面进行评估，看迭代过 程是否存在缺陷，为下次迭代做准备。迭代式的增量开发的过程有一个好处是前 一个开发周期的结果可以作为下一个开发周期开始的输入，因此，随后的分析和 设计结果会不断地从前一次周期的实现工作中得到信息和提炼。 2 4r a t i o n a lr o s e 工具 r a t i o n a lr o s e 是分析和设计面向对象软件系统的强大工具，可以帮助先对系 统建模再编写代码，从而一开始就保证系统结构合理。利用模型可以更方便地捕 获设计缺陷，从而以较低的成本修正这些缺陷。 r a t i o n a lr o s e 有助于系统分析，可以先设计u s ec a s e 框图，显示系统的功 能。可以用i n t e r a c t i o n 框图显示对象如何配合，提供所需功能。c l a s s 框图可以 显示系统中的对象及其相互关系。c o m p o n e n t 框图可以演示类如何映射到实现组 件。最后。d e p l o y m e n t 框图可以显示系统的网络设计。 武汉理_ 大学硕士论文 r o s e 模型是系统的图形，包括所有u m l 框图、角色、使用案例、对象、类、 组件和部署节点。它详细描述系统的内容和工作方法，开发人员可以用模型作为 所建系统的蓝图。 传统中，采用如图2 3 所示过程。用户的要求被建成文档，但设计在设计者 的脑子旱，因此只有设计者知道系统的结构。如果设计者离开，则这个信息也随 他一起离开。如果不详细与他面谈，就很难了解他作出的开发决策、系统各部分 的作用和系统的总体结构。 图2 - 3 传统的编程实现方法 r o s e 模型采用的过程如图2 - 4 所示。设计被建成文档，开发人员就可以在 编码之前一起讨论设计决策了，不必担心系统设计中每个人选不同方向。 图2 4r o s e 的实现过程 这个模型除了为开发人员使用外，还可以由以下人员使用： 客户和项目管理员用u s e c a s e 框图取得系统高级框图，确定项目范围。 项目管理员用u s e c a s e 框图和文档将项目分解成可管理的小块。 分析人员和客户用使用案例文档了解系统提供的功能。 技术作者使用案例文档开始编写用户手册和培训计划。 分析人员和开发人员用s e q u e n c e 和c o l l a b o r a t i o n 图了解系统的逻辑流程、 系统中的对象及对象间的消息。 质量保证人员用使用案例文档和s e q u e n c e 、c o l l a b o r a t i o n 框图取得测试脚 本所需的消息。 开发人员用c l a s s 框图和s t a t et r a n s i t i o n 框图取得系统各部分的细节及其 相互关系的信息。 部署人员用c o m p o n e n t 和d e p l o y m e n t 框图显示要生成的执行文件、d l l 文件和其他组件以及这些组件在网络上的部署位置。 整个小组用模型来确保代码遵循了严格的规范要求。 因此，r o s e 是整个项目组使用的工具，是每个小组成员收集所需要信息的 o 武汉理工大学硕士论文 范围和设计信息的仓库。除此之外，r a f t o n a lr o s e 还可以帮助开发人员产生框架 代码，适用于市面上的多种语言，包括c + + 、j a v a 、v i s u a lb a s i c 和p o w e rb u i l d e r 。 此外，r o s e 可以逆向转出工程代码。模型发生改变时，r o s e 可以相应地修改代 码：代码发生改变时，r o s e 可以自动将这个改变加进模型中，这些特性保证模 型与代码同步，避免遇到过时模型。 r o s e 有多种版本，本课题所用的为r o s e 2 0 0 2 。r o s e 2 0 0 2 能将r o s e 和其它 工具集成，如r a t i o n a lr e q u i s i t e p r o ，t e a m t e s t ，v i s u a lc + + 等等。而且r o s e 2 0 0 2 还可以在w e b 上发表模型。 武汉理工大学硕士论文 第3 章生产企业物料管理的研究 3 1 生产企业物料管理概述 自1 8 世纪产业革命以来，手工业作坊向工厂生产的方向发展，出现了制造 业。随之而来，所有企业几乎无一例外地追求着基本相似的营运目标，即实现企 业资源的合理有效的利用，以达到企业利润最大化。这一基本目标的追求使制造 业的管理者面临一系列的挑战：生产计划的合理性、成本的有效控制、设备的充 分利用、作业的均衡安排、库存的合理管理、财务状况的及时分析等等。日趋激 烈的市场竞争环境使上述挑战对企业具有生死存亡的意义。于是，应付上述挑战 的各种理论和实践也就应运而生。在这些理论和实践中，首先提出而且被人们研 究最多的是物料管理的方法和理论。 美国生产与库存管理协会( a p i c s ) 对物料管理的定义是：“物料管理集中 了支持物流全过程的所有管理功能，从采购到生产物料、到全部在制品的计划与 控制、到成品的入库、发货和分销”。这里所说的物料，除采购件、零部件、最 终产品外，还包括维护、修理和操作运行用的物料。物料管理在生产领域中有着 非常重要的作用，它贯穿于企业的生产经营全过程，是企业管理的一个重要部分。 在物料管理系统中，输入的是企业的生产经营计划，输出为产品，系统目标 是在保证生产正常运行的前提下尽量降低库存成本、控制物料消耗，提高经济效 益。物料管理主要内容包括物料需求、物料采购和库存控制三大部分，如图3 - 1 所示。 图3 - 1 物料管理关系图 ( 1 ) 物料需求。制造业的物料需求通常以物料需求计划体现，物料需求计 划的制定是以企业的生产经营计划为依据。通过产品结构分析，由一级部件一二 级部件一零件的层层分解而列出的产品结构用料清单( b o m ，b i l lo f m a t e r i a l ) ， 如图3 - 2 所示。产品结构组成表，物料需求定额，产品的生产周期和生产计划安 排为制定物料需求计划提供了基本依据。如果企业生产多种产品，必须将同类物 武汉理工大学硕十论文 料合并。从而制定出综合的物料需求计划。 图3 - 2 产品结构树 ( 2 ) 物料采购。物料采购计划是企业根据物料需求计划和库存情况，结合 市场供应状况而制定的。一般采购时要确定最优定购量( 即经济批量) ，按该定 购批量进行采购时可使库存成本最低，同时又能保证生产证常进行。 ( 3 ) 库存管理。在传统的物料管理模式中，库存管理一直是物料管理的重 点。在推行新的物料管理模式中，制定科学、合理的物料需求计划和采购计划为 库存控制提供了可靠的保证。但是，从物料验收、入库、保管、发放到使用都应 进一步完善管理制度，推行诸如a r c 物料分类管理，进一步提高库存管理水平。 从图3 一l 中，可以看出物料管理是生产管理体系中的核心组成部分，起着非 常重要的作用，传统的观点认为物流对制造企业的生产是一种支持作用，被视为 辅助的功能部门。但是，由于现代企业的生产方式的转变，即从大批量生产转向 精细的准时化生产，这时的物料管理，包括采购和供应，都需要跟着转变运作模 式，实行准时供应和准时采购。另一方面，顾客需求的瞬时化，要求企业能以最 快的速度把产品送到用户的手中，以提高企业的快速响应市场的能力。所有的这 一切，都要求企业的物料管理系统有和生产系统协调运作的能力，以提高整个企 业供应链的敏捷性和适应性。因此，新模式下的物料管理不仅要保证生产过程的 连续性，还要在整个企业生产管理中发挥其关键作用。如表3 1 是传统物料管理 与现代物料管理的比较。 武汉理工大学硕士论文 表3 - i 传统物料管理与现代物料管理 比较项目传统物料管理 现代物料管理 市场 卖方市场，市场竞争小买方市场，竞争激烈 产品 产品类别小，生命周期长，低产品类别多，生命周期短，技 技术含量术含量高 生产 满负荷大批量生产，柔性小，满负荷小批量生产，柔性大， 提前期长，自制件为主提前期短，外购件较多 服务水平 离服务水平，高库存，运输慢， 高服务水平，少库存，运输快， 物流流程缓慢物流流程快捷 信息技术人= 数据处理。有纸张消耗电子数据处理，无纸化t 厂 企业战略面向生产面向市场 虽然物料管理并不直接与最终客户打交道，但物料管理中的各项决策会直接 影响企业的客户服务水平，最终影响企业的竞争力，以及企业利润水平。如果物 料管理不善，会导致产品脱销，顾客将转而寻求其他替代品和供应商。通过物料 管理工作，能够按照企业生产、销售和科研的需要，制定物料供应的目标和实现 方案，知道整个物料供应活动；能够协调各方面的关系，正确处理物料供需矛盾， 保证生产顺利进行：能够降低企业产品成本，使企业取得更多的经济效益，所以 加强物料的管理是非常重要且具有现实意义的。 3 2 生产企业物料管理方法论 3 2 1a b c 分析法 a b c 管理法的基本原理对企业库存( 物料、在制品、产成品) 按其重要程 度、价值高低、资金占用或消耗数量等进行分类，排序，以分清主次、抓住重点、 并分别采用不同的控制方法。其要点是从中找出关键的少数( a 类) 和次要的多 数( b 类和c 类) ，并对关键的少数进行重点管理，以收到事半功倍的效果。库 存a b c 分类如图3 - 3 所示。 应用a b c 管理法进行库存控制，采用的是“补充库存”的控制模式。通过 对内部库存规模的适当控制，来保证外界的随机需求。所以，a b c 管理法所针 对的是独立需求型库存项目。 a 类物料的库存控制方式。a 类物料是库存控制的重点，品种较少，价格较 高并且多为生产( 经营) 的关键、常用物料。对a 类物质，要严格控制，尽可 能降低订购量，减少库存量，一般采用定期库存控制法进行管理。 4 武汉理工大学硕士论文 图3 - 3a b c 分类示意图 c 类物料的控制方式。c 类物料由于库存品种多，价值低或年需用量较少， 可按其库存总金额控制库存水平。对于c 类物料一般采用比较粗放的定量控制方 式。可以采用较大的订货量或经济订货量进行订货。 b 类物料的控制方式。b 类物料的库存控制方式，介于a 类和c 类物料之间， 可采用补充库存制度进行控制。 3 2 2 经济订购量模式 物料成本占企业营运成本的大部分，批次订购量的大小以及发出订购单的时 间，对于总成本有着极大的影响。专家学者发展出一种订购量模式，在某些假设 条件下，可找到总成本最低的最佳批次订购量，一般称为经济订购量模式( e o q ， e c o n o m i co r d e rq u a n t i t y ) 。 e o q 模式是根据订货成本来平衡存货维持成本。了解这种关系的关键是平 均存货等于订货批量的一半。因此，订货批量越大，平均存货就越大，相应地， 每年的维持成本也越大。然而，订货批量越大，每一计划期需要的订货次数就越 少，相应地，订货总成本也就越低。经济订购量就是存货维持与订货处理相结合 使成本最低的补给订货批量。这种批量的确定，是假设全年的需求和成本相对较 稳定。 既然e o q 是根据单一的产品进行计算的，那么，该基本公式的形成中不考 虑产品联合订货的影响。计算经济订货量最有效的方法是数学方法。经济订货量 的计算原理可用下图3 - 4 来表示。 武汉理丁大学硕士论文 q 、 丁c 、， 、 q h 1 ? k 、 l 图3 - 4 总库存成本与订货量的变化关系 符号说明： p ：每单位物料采购单价 r ：年总需求量 q ：订购量 c ：每次订购之订购成本 h ：每年每单位持有成本 虽然e o q 模型可以确定最佳的补给数量，但它需要某些相当严格的假设才 能直接应用。在简单的e o q 模型中需要做出的主要假设有： 已知连续不变的需求速率； 前置时间为己知常数； 不允许缺货； 与订货数量和时间保持独立的产品的价格不变( 即购买数量或运输价格不存 在折扣) ； 存货瞬时补充： 持有成本是依据平均存货计算，且每单位持有成本固定； 没有在途存货； 每次订购一次交货。 不过，通过计算上的延伸，可以克服这些假设强加的限制。总而言之，e o q 概念说明了与存放成本和采购成本有关的优选问题的重要性。 库存控制的e o q 常用模型如下： ( 1 ) 不允许缺货，生产时间很短的情况 这种数学模型的基本特征是：需求速度是已知常数；每次订购成本、订货量 不变；当存货储备量降低到零时，存货立即得到补充，即提前期为零；储备量不 允