8.初识UML基础的建模

主讲人：王超宁波城市职业技术学院工业互联网数据采集技术——初识UML建模序言数据模型是对现实世界的抽象。数据建模的目的是管理和分析数据，从海量数据中发现新知识。工业互联网产业联盟提出：数据建模是指根据工业实际元素与业务流程，构建设备、产线、工厂和工艺等有关的数字模型，为后续的数据分析和数据可视化提供依据。目录CONTENTS认识建模语言UML1UML的基本语法2认识建模语言UML01PARTONE认识建模语言UML01统一建模语言(UnifiedModelingLanguage,UML)是一种面向对象分析与设计的建模工具，独立于任何具体程序设计语言，于1997年被对象管理组（OMG）批准为标准。UML广泛吸收了其他领域的建模方法，并根据建模的一般原理，结合软件的特点制定而成，因此具有坚实的理论基础和广泛性。它能够作为从现实世界抽象，再到转化为具体数据库关系模型的一种有效工具。现实世界信息模型数据库关系模式抽象转化认识建模语言UML01UML采用一组图形符号来描述模型，这些图形符号具有简单、直观和规范的特占，学习和掌握起来比较容易。目前，工厂车间应用层面的管理系统软件信息模型基本上均可用UML来描述。认识建模语言UML01UML2.0规范定义了14种图，包括用例图、类图、序图和状态图等。不同类型的图应用于不同的场景。其中，类图是面向对象建模中最常用和最重要的图，是定义其他图的基础。认识建模语言UML01在UML里，“类”是具有相同属性和方法的对象的集合，可以是生产线、规则及动作等任何事物。类具有唯一性，类与类之间通过“关系”进行关联。类在UML里的表示是一个包含三个垂直堆叠的隔间的矩形，分别表示类的三个基本要素：类名、属性和方法。认识建模语言UML01以一种电动拧紧机为例，拧紧机有编号、名称、型号、标准扭矩、最大扭矩、最小扭矩、标准角度、最大角度和最小角度等固有属性，还有反映拧紧机工作时的动态属性，如监测到的实时扭矩、角度、转速和噪音等。拧紧机的操作一般有启动、关停、安装、维修以及拆除等。用类图表示拧紧机可如右图所示。类名

属性

方法

UML类图

UML的基本语法02PARTTWOUML的基本语法02UML中对象之间的关系主要有泛化、关联、聚合、组合、依赖和接口等。其中，聚合和组合属于关联关系的特例。不同关系对象之间的表达语法也各不相同。对象间关系泛化聚合组合关联依赖接口UML的基本语法02泛化（Generalization）是一种表示对象间一般与特殊的关系。例如，在一个组装车间里，设备按照功能的不同可分为拧紧设备、喷漆设备和打孔设备等，它们都属于车间设备的一类，每一类设备既有共性、也有自己的特性。因此，设备就是父类（也称为超类），具体的拧紧设备、喷漆设备和打孔设备等是子类，他们之间的关系就是泛化关系。用UML类图描述泛化关系如右图所示。用带三角箭头的实线指向父类。泛化UML的基本语法02关联(Association)是一种拥有关系。例如，操作设备的人员和设备之间的关系。关联有两个端点。每个端点可以有一个基数，表示这个关联的类可以有几个实例。1）0：1表示可以有0个或者1个实例。2）0：*表示实例的数目没有限制。3)

1表示只能有1个实例。4）1：*表示至少有1个实例。关联UML的基本语法02如右图所示，操作人员端的0：*表示一台设备受0个或多个操作人员管理。设备端的1，表示1个操作人员只能操作1台设备。关联可以是双向的，也可以是单向的。双向的关联可以有两个箭头或者没有箭头；单向的关联有一个箭头，是带普通箭头的实心线，表示指向被拥有者。关系名可标识在连线旁。关联UML的基本语法02聚合（Aggregation）是部分与整体的关系，且部分可以离开整体而单独存在。例如，一个车间的生产线，每个工位是独立的个体，离开某条生产线工位也可以存在，不同的工位组合可以形成不同的生产线。聚合UML的基本语法02如右图所示是一个用UML类图描述的机械加工车间的生产线模型。该车间有焊接、钻孔、装配和质检等工位。根据不同的产品类型，有几条不同的生产线，生产线与工位的关系就是聚合关系。用带空心菱形的实心线表示，菱形指向整体。聚合UML的基本语法02组合（Composition)关系是部分和整体的关系，但部分不能离开整体而单独存在。例如，一种电动拧紧机由伺服电动机、减速机、机身、控制器和传感器等多个部件组成。那么，拧紧机与这些组成部件就是整体和部分的组合关系。用UML描述其信息模型的类图如右图所示。用带实心菱形的实心线表示，菱形指向整体。组合UML的基本语法02依赖（Dependency）关系是一种使用的关系，即一个类的实现需要另一个类的协助。例如电动汽车与电的关系，电动汽车离不开电，依赖于电。用UML描述其信息模型的类图如右图所示。依赖UML的基本语法02把UML类图里的类，转换为二维表操作人员（工号，姓名，所属车间）设备（设备编号，设备名称，设备类型，设备状态）UML的基本语法02把UML类图里的关系，转换为二维表里的外键进行关联操作人员（工号，姓名，所属车间，设备编号）设备（设备编号，设备名称，设备类型，设备状态）UML的基本语法02把UML类图里的关系，转换二维表生产线（生产线标