基于DSL的MES系統(tǒng)建模平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：給出了一種適用于MES系統(tǒng)的建模平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法。該平臺(tái)能夠?qū)I(yè)務(wù)需求通過友好的圖形化用戶交互界面轉(zhuǎn)化為模型，從而實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)模塊功能的建模配置，此外，該平臺(tái)也可根據(jù)模型生成基于SOA的運(yùn)行代碼，在系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)上運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：MES；建模；模型；DSL

O 引言
    以往MES系統(tǒng)項(xiàng)目的開發(fā)都是各個(gè)項(xiàng)目獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)，而這些項(xiàng)目中有一部分需求和功能有相同的地方，這樣，就會(huì)在一定程度上造成重復(fù)勞動(dòng)和資源浪費(fèi)。為此，筆者將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為模型，開發(fā)了一套基于模型驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)搭載多種行業(yè)模型包。這樣，當(dāng)項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)，就可以根據(jù)需要對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)單修改，然后直接滿足項(xiàng)目需求。另外，此平臺(tái)依舊保留有快速的二次開發(fā)接口，這樣不但可以縮短整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)周期，而且可以大量節(jié)約人力物力資源。該系統(tǒng)平臺(tái)主要包括系統(tǒng)管理、建模平臺(tái)、工作流、業(yè)務(wù)系統(tǒng)等。本文主要講述建模平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。

1 DSL概述
    Visual St udio DSL(Domain-Specific Language，特定領(lǐng)域語言)工具是微軟公司針對(duì)特定領(lǐng)域開發(fā)而專門設(shè)計(jì)的。特定領(lǐng)域開發(fā)是一種用于解決重復(fù)發(fā)生的問題的方法，是可以使用DSL工具作為自動(dòng)生成相同或相似代碼的一種方式。DSL是指軟件開發(fā)中出于某特定考慮而設(shè)計(jì)的比較小的、目標(biāo)明確的語言。它們的作用是使用某特定領(lǐng)域里慣用的符號(hào)或者表示法對(duì)該領(lǐng)域的實(shí)體或者流程進(jìn)行建模。
    DSL工具提供有一種圖形化的操作方式。開始創(chuàng)建領(lǐng)域特定語言(DSL)是圍繞DSL設(shè)計(jì)器進(jìn)行的，設(shè)計(jì)器的功能是設(shè)計(jì)和產(chǎn)生DSL，或者設(shè)
計(jì)依附于可生成代碼DSL的模型。
    域模型(domain model)是DSL定義的核心部分。域模型就像DSL的語法，它定義了域類(domain class)和域關(guān)系(domain relationship)，即定義了組成模型的要素，并給出了將這些要素互相聯(lián)系在一起的規(guī)則。域模型和表示是分離的，它僅定義了DSL所要處理的概念層上的內(nèi)容，而并沒有給出如何在圖中表示這些概念。在DSL設(shè)計(jì)器中，圖形和域類的對(duì)應(yīng)關(guān)系是非常直觀的，有多種基本的圖形和連接線類型可供選擇，在定義了一組圖形之后，還要定義一組圖形的映射關(guān)系，也就是定義用哪個(gè)圖形或者連接線來顯示某個(gè)域類或者域關(guān)系。表示層和底層模型相分離的設(shè)計(jì)，可以在不改動(dòng)模型的情況下，合理改變域模型的表示方式。
    在用DSL設(shè)計(jì)器完成DSL的定義后，將從這個(gè)DSL定義生成編輯和處理DSL實(shí)例工具的代碼，然后就可通過寫一些附加的代碼，來增強(qiáng)所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)器的功能。

2 模型驅(qū)動(dòng)的建模平臺(tái)設(shè)計(jì)
    模型驅(qū)動(dòng)就是對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析后，通過友好的圖形化用戶交互界面將企業(yè)的業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為模型，圖1為其建模平臺(tái)示意圖。這樣，通過實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)模塊(例如：設(shè)備管理)系統(tǒng)功能(例如：設(shè)備停用)的建模配置，系統(tǒng)就可將其自動(dòng)轉(zhuǎn)化為機(jī)器可讀和高度抽象的平臺(tái)無關(guān)模型，這些模型獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)技術(shù)和語言，并以標(biāo)準(zhǔn)化的XML方式儲(chǔ)存。系統(tǒng)可根據(jù)模型生成基于SOA的運(yùn)行代碼，并可通過發(fā)布解決方案的方式來將建立好的業(yè)務(wù)模型集成到系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)之中，最后在系統(tǒng)運(yùn)行平臺(tái)上運(yùn)行。建模平臺(tái)可支持使用過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整流程、動(dòng)態(tài)配置業(yè)務(wù)和展示信息，可實(shí)現(xiàn)軟件的配置與信息管理的一體化應(yīng)用。當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)生變化后，也可以在系統(tǒng)中修改原有的業(yè)務(wù)模型并重新發(fā)布。其方便地改變特點(diǎn)，可以真正實(shí)現(xiàn)快速滿足客戶業(yè)務(wù)變化的需要。

    建模平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要分為三部分：數(shù)據(jù)模型、后臺(tái)服務(wù)和前臺(tái)頁面，圖2所示為建模平臺(tái)的模型圖。

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    數(shù)據(jù)模型的元素包括表模型和視圖模型，是對(duì)業(yè)務(wù)功能單元的底層功能的封裝，它針對(duì)數(shù)據(jù)庫表和視圖映射對(duì)象，包括常用的增刪改查等基本操作和屬性。元素的建立可以通過圖形化的方式配置數(shù)據(jù)庫表和視圖，并調(diào)用數(shù)據(jù)庫生成模板生成到數(shù)據(jù)庫，也可以從數(shù)據(jù)庫中添加已存在的表和視圖。數(shù)據(jù)模型文件的存儲(chǔ)格式為XML文件格式。數(shù)據(jù)模型配置完成后，即可根據(jù)當(dāng)前生成引擎創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型對(duì)應(yīng)運(yùn)行代碼文件，即讀取表或視圖模型對(duì)應(yīng)的模板，并根據(jù)數(shù)據(jù)模型配置文件中的配置信息替換模板相應(yīng)信息，等生成的代碼準(zhǔn)備好后，可對(duì)其進(jìn)行編譯，編譯成功，則可在指定位置生成相應(yīng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫。
    后臺(tái)服務(wù)包括服務(wù)方法及方法內(nèi)容的配置，是對(duì)業(yè)務(wù)功能所要執(zhí)行的一系列活動(dòng)的封裝，就是根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯來組合數(shù)據(jù)模型元素的操作，即配置各相關(guān)數(shù)據(jù)模型元素操作的執(zhí)行順序及關(guān)聯(lián)關(guān)系，創(chuàng)建業(yè)務(wù)功能服務(wù)及方法。由于通過模型驅(qū)動(dòng)可提供業(yè)務(wù)敏捷性，故能靈活地適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)，一旦需要，就可以對(duì)現(xiàn)有服務(wù)進(jìn)行必要的更改，從而達(dá)到業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)的目的。后臺(tái)服務(wù)文件的存儲(chǔ)格式為XML文件格式。后臺(tái)服務(wù)配置完成后，即可根據(jù)當(dāng)前生成引擎創(chuàng)建服務(wù)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行代碼文件。
    前臺(tái)頁面是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的展現(xiàn)層，具體體現(xiàn)為與最終用戶交互的界面。創(chuàng)建前臺(tái)功能頁面，可通過向?qū)У姆绞酵瓿蓪?duì)頁面信息的配置。前臺(tái)頁面部分有三種預(yù)制頁面布局模板，分別為單表結(jié)構(gòu)、上下主從結(jié)構(gòu)和左樹右表主從結(jié)構(gòu)。用戶操作時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用后臺(tái)服務(wù)來完成業(yè)務(wù)功能。

3 建模平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)
    數(shù)據(jù)模型、后臺(tái)服務(wù)這兩部分都是通過微軟提供的DSL來定義、生成和定制圖形語言，從而實(shí)現(xiàn)真正的用模型來完成驅(qū)動(dòng)軟件開發(fā)的目的。完整的數(shù)據(jù)模型和后臺(tái)服務(wù)DSL設(shè)計(jì)過程一般包含兩個(gè)階段：
    其一是為數(shù)據(jù)模型和后臺(tái)服務(wù)的DSL文法設(shè)計(jì)域類、域關(guān)系及其相應(yīng)的圖形表示。簡(jiǎn)單地說，就是為數(shù)據(jù)模型和后臺(tái)服務(wù)語言設(shè)計(jì)圖形、連接器和底層的元模型(包括文字性屬性)。
    其二是寫代碼模板，即使用存儲(chǔ)在DSL中的實(shí)例信息來產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的代碼。它主要包括編譯生成動(dòng)態(tài)鏈接庫dll文件和表視圖模型生成到數(shù)據(jù)庫兩部分。代碼生成通常是基于TextTemplate (．tt)文件的。
    創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型DSL(DataModel)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Minimal Language模板解決方案，它是包括一個(gè)矩形方框類型和一個(gè)連線類型的語言模型。后臺(tái)服務(wù)DSL(Service)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Task Flow模板解決方案，類似于UML活動(dòng)圖的語言模型，其方框可以被放置在泳道內(nèi)。DataModel和Set-vice被稱為DSL的根。通常情況下，當(dāng)DSL在設(shè)計(jì)器中顯示時(shí)，根由整個(gè)圖表示。同時(shí)，它也是圖保存后生成文件的XML樹的根。DSL設(shè)計(jì)器主窗口中也包含兩個(gè)泳道(列)：在左側(cè)的是域模型，包括域類和域關(guān)系；右側(cè)定義的是將顯示給用戶看的圖形和連接器。設(shè)計(jì)域類和域關(guān)系時(shí)，數(shù)據(jù)模型包括表、普通視圖(配置方式形成視圖)、自定義視圖(手工書寫SQL語句形成視圖)域類及其一些屬性，后臺(tái)服務(wù)包括開始、結(jié)束、增加、刪除、修改、查詢等操作域類及域關(guān)系，并與圖形(定義的建模語言的圖形標(biāo)識(shí))映射好，然后在DSL資源管理器中添加到工具箱。數(shù)據(jù)模型實(shí)例文件以XML文件格式存儲(chǔ)，元素的表示采用DSL定義中的名稱小寫格式，而連接則采用元素名稱的語法路徑方式。
    數(shù)據(jù)模型和后臺(tái)服務(wù)DSL設(shè)計(jì)器的代碼是根據(jù)DSL的定義文件產(chǎn)生的。點(diǎn)擊Visual Studio主窗口解決方案資源管理器工具欄上的Transfo-rm AllTemplate按鈕，可啟動(dòng)代碼的自動(dòng)生成，DataModel和Serice解決方案下的GenerateCode文件夾下有很多擴(kuò)展名為．tt的文件模板文件，每個(gè)．tt文件都有一個(gè)自動(dòng)產(chǎn)生的附屬文件，這些附屬文件中的所有代碼都會(huì)被重新生成。此外，還可通過對(duì)生成代碼添加自定義代碼來實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證約束或者擴(kuò)展生成設(shè)計(jì)器的功能。
    前臺(tái)頁面的核心是頁面信息配置。在信息配置頁面中，首先應(yīng)輸入頁面編碼等信息，然后選擇頁面所屬布局模板類型，再單擊“下一步”，進(jìn)入頁面面板配置頁面。增加頁面時(shí)，后臺(tái)程序首先讀取頁面配置文件的模式文件，然后根據(jù)所選模板類型讀取相應(yīng)的模板標(biāo)準(zhǔn)配置文件(如單表模板)，同時(shí)生成頁面的GUID標(biāo)識(shí)號(hào)；如需修改頁面配置，后臺(tái)程序首先要讀取頁面配置文件的模式文件，然后讀取頁面對(duì)應(yīng)的配置文件。不管是增加或修改，此時(shí)都會(huì)生成一個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)集gConfigFileDs。此后，單擊完成按鈕，后臺(tái)程序會(huì)將修改后的gConfigFileDs寫回到頁面配置文件(該文件的名稱為CUID)，并調(diào)用Lib目錄下的解析器生成主JS文件。
    頁面布局模板類型目前可支持如下三種：
    (1)單表結(jié)構(gòu)
    頁面上只放置一個(gè)普通的網(wǎng)格面板，可提供對(duì)單表的增刪改查功能。
    (2)上下主從結(jié)構(gòu)
    頁面上下各放置一個(gè)網(wǎng)格面板，其中上方為主表網(wǎng)格面板，下方為從表網(wǎng)格面板。主表網(wǎng)格面板有增刪改查功能，從表網(wǎng)格面板有增刪改功能。當(dāng)單擊選擇主表網(wǎng)格面板的某一記錄行時(shí)，從表網(wǎng)格面板就會(huì)顯示與主表記錄相關(guān)的所有從表記錄。
    (3)左樹右表主從結(jié)構(gòu)
    該結(jié)構(gòu)頁面左方放置一個(gè)樹面板，右方一個(gè)網(wǎng)格面板，其中左方面板用于主表顯示，右方面板用于從表顯示。單點(diǎn)擊選中樹面板上的某一結(jié)點(diǎn)，右方網(wǎng)格面板就會(huì)顯示與此樹結(jié)點(diǎn)相關(guān)的所有從表記錄。

4 結(jié)束語
    本文利用DSL特定領(lǐng)域語言實(shí)現(xiàn)基于模型驅(qū)動(dòng)的MES系統(tǒng)建模平臺(tái)，該方法可以快速的將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為模型，縮短整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)周期，大量節(jié)約人力物力資源。但該建模平臺(tái)還存在一定的缺陷和不足，就是對(duì)一些特別復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求不能直接采取配置的方式來實(shí)現(xiàn)，而必須通過自己手寫代碼或者存儲(chǔ)過程等才能實(shí)現(xiàn)。下一步工作的重點(diǎn)就是解決掉這些缺陷和不足。