Лабораторная работа 2. Моделирование сап.

Тема: Построение статической модели САП

Введение

В основе статической модели роботизированного сборочного конвейера лежит статическая модель его предметной области, которую можно представить в виде диаграммы классов (Class Diagram), показанной на рис.2.1.

Классы специализированы с помощью стереотипов (имена которых указываются в двойных угловых скобках над именами классов), а сами классы и отношения между ними именуются концептуальными (понятийными, содержательными) именами, соответствующими названию типов и отношений моделируемых объектов. Закрашенные замкнутые треугольники, расположенные рядом с именем отношений указывают направление, в котором следует прочитывать глагол отношения в контексте имён связываемых им классов, например, ‑ Инженер-Технолог Создаёт  Операцию, а не наоборот (см. рис. 2.1). Значок (метку)  называют направлением имени отношения. Его считают одним из свойств (параметров) отношения, наряду с именем отношения. Направление имени следует отличать от направления самого отношения, которое изображается стрелкой на одном из концов линии, отображающей отношение («направленное отношение»).

Поскольку конвейер состоит из нескольких рабочих станций, то класс Конвейер специализирован стереотипом <<агрегат>>. В модели различают три типа рабочих станций: линейные, приемные и отгрузочные. В модели это отражается с помощью отношения обобщения (Generalization). Класс Рабочая Станция имеет подклассы Приемная Рабочая Станция, Линейная Рабочая Станция и Отгрузочная Рабочая Станция. Так как рабочая станция способна генерировать различные сигналы тревоги, между классом Рабочая Станция и классом Тревога существует ассоциативное отношение один-ко-многим. Рабочая Станция обладает также Состоянием Рабочей Станции, за которым следит Дежурный Оператор.

Рис. 2.1. Статическая модель роботизированного сборочного конвейера

Технологическая карта определяет шаги, необходимые для изготовления детали данного вида. Она состоит из нескольких операций, причем под операцией понимается один шаг обработки, выполняемый Рабочей станцией. Следовательно, имеется ассоциация один-ко-многим между классами Технологическая Карта и Операция. Поскольку конкретная рабочая станция проводит несколько операций, между классами Рабочая Станция и Операция также существует ассоциация один-ко-многим. Наряд-заказ указывает, сколько должно быть изготовлено деталей данного вида, поэтому класс Наряд-Заказ связан с классом Деталь ассоциацией один-ко-многим. Так как в технологической карте отмечается, в каком порядке должны обрабатываться все детали одного вида, между классами Технологическая Карта и Деталь также существует ассоциация один-ко-многим.

Окружающая среда (контекст) сборочного конвейера моделируется диаграммой классов, показанной на рис. 2.2, в которой представлены внешние классы, с которыми взаимодействует класс Линия. Три из них - работающие, с системой люди: Инженер-Технолог, Начальник Производства и Дежурный Оператор. Рабочие станции являются частью системы, поэтому на диаграмме контекста отсутствуют. С другой стороны, Сборочный Робот и Подъемно-Транспортный Робот представляют собой внешние системы, так что они моделируются в виде внешних классов. Каждый робот управляется контроллером, а информация о производственных операциях, то есть исполняемые роботами программы, загружается из системы автоматизации производства.

Рис. 2.2. Диаграмма классов контекста конвейерной системы

Разбиение на подсистемы. Поскольку данная САП – это, по существу, система автоматизированного управления довольно крупной территориально распределённой производственной робототехнической системой, она также должна иметь структуру, компоненты которой распределены в инфраструктуре локальных компьютерных сетей с клиент-серверной архитектурой.

Удобно различать агрегированные и составные подсистемы САП. Агрегированная подсистема образуется по признаку функционального сходства, то есть включаемые в нее объекты (возможно, составные) обладают похожей функциональностью или взаимодействуют друг с другом в одних и тех же кооперациях. Составная подсистема структурируется с помощью критериев разбиения на подсистемы и в случае распределенного приложения всегда следует принципу территориальной разнесённости. Следовательно, объекты, находящиеся в географически удаленных точках, никогда не попадают в одну и ту же составную подсистему. Каждая составная подсистема представляет собой распределенный компонент, который допустимо развернуть в отдельном сетевом узле.

Статическая модель распределённой системы управления сборочным конвейером показана на рис. 2.3 в виде диаграммы «составных» классов, моделирующих управляющие, серверные и интерфейсные компоненты системы. Каждый составной класс - это компонент, который можно развернуть в отдельном узле на этапе конфигурирования системы. На рис. 2.3. изображены также ассоциации между классами. Предложенная статическая модель построена на основе диаграммы кооперации подсистем, показанной на рис. 2.4. Ассоциации соответствуют связям между компонентами на диаграммах кооперации. Направление навигации определяется направлением передачи сообщений от компонента-отправителя к компоненту-получателю, например от клиента к серверу.

Рис. 2.3. Статическая модель распределённой системы управления конвейерной системы

Рис. 2.4. Диаграмма кооперации подсистем роботизированного конвейера

Конфигурирование системы. В процесс конфигурации распределённой системы включают определение числа рабочих станций и таких параметров подсистем САП, как идентификаторы (ID) Рабочих Станций и названия сигналов тревоги. Компоненты распределённой системы необходимо связать между собой и разместить в физических узлах в форме диаграммы развёртывания UML (Deployment Diagram). Распределённые системы можно разворачивать в различных конфигурациях в зависимости от их размера, числа пользователей, ожидаемой пропускной способности и имеющейся аппаратуры.

Конфигурация конвейерной системы выглядит следующим образом. Контроллеры приемной и отгрузочной рабочих станций размещаются в отдельных узлах. Каждому контроллеру линейной рабочей станции вместе с соответствующим Сервером Состояний Рабочих Станций также выделяется свой физический узел Линейной Рабочей Станции, что позволяет добиться местной автономии и обеспечить необходимую производительность. При этом выход из строя одного узла не скажется на других, хотя обработка деталей замедлится. Экземпляры компонентов Интерфейс Инженера-Технолога, Интерфейс Начальника Производства и Интерфейс Оператора располагаются в разных узлах. Для каждого из. компонентов Сервер Сигналов Тревоги, Сервер Управления Производством и Сервер Технологического Планирования выделяется особый серверный узел. Одна из возможных диаграмм развертывания для такой конфигурации показана на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Модель развёртывания конвейерной системы