⑥给出实现图。

2 工作面生产过程动态模拟

矿井生产系统是一个多工序，多环节、多设备组成的复杂的大系统，加之井下作业环境的特殊性和作业场所的动态性，因而存在着大量的随机因素。综采工作面则是矿井生产系统的一个重要组成部分，它包括工作面采煤机、液压支架、采面刮板输送机、转载机、顺槽胶带机和上(下)山胶带机等各环节。这些环节工作质量的好坏将直接影响到采煤机的开机率，从而影响工作面单产和一系列技术经济指标。综采工作面采煤机开机时间的长短，取决于综采面的工艺过程、生产系统的各环节之间配套以及设备性能、劳动组织和工作人员的技能水平等因素。综采工作面上述各环节在生产过程中所遇到的问题均属随机性事件，充分认识和掌握这些随机事件的分布规律，减少各设备的故障时间，提高采煤机的有效工作时间，对综采工作面高产稳产、提高效率将起到很大的作用。采用计算机模拟可以再现采煤工作面的生产过程，得到人们需要的信息，以便采取改进措施，确定采煤工作面的合理参数和劳动组织等。

3 工作面生产过程UML建模

3.1 UML静态建模机制

采用UML设计系统时，首先是描述需求，然后根据需求建立系统的静态模型，以构造系统的结构。其中主要用用例图、类图等图形来表现，即标准建模语言UML的静态建模机制。

1)用例图

对于系统开发者和用户所理解的系统功能由用例模型来描述。用例被定义为能被指定执行者察觉到系统执行一系列动作。因此从用户的角度来看，用例图是来描述系统功能，并指出各功能的执行者。这对于一个复杂的系统是非常重要的。

针对工作面生产过程可构建五个用例，分别为模拟参数输入系统、模拟控制、模拟计算、模拟结果图形显示和数据管理。执行者有信息输入员、决策人员和管理人员。用例图如图1.

图1 模拟系统用例图                            图2模拟系统对象图及其关系

2)类图和对象图

类、对象及它们之间的关联是面向对象技术中最基本的元素。对一个软件系统，其类和对象的模型揭示了系统的结构，在UML中，类和对象模型分别由类图和对象图来描述。类图定义了系统中的类，描述了类之间的联系(如关联、依赖、聚合)，给出了类的内部结构。

工作面动态模拟要达到比较真实的效果，至少具有工作面、采煤机、运输机、支架。采用面向对象的方法模拟时，必须构造工作面、采煤机、运输机、支架等实体对象。采煤机是工作面生产模拟过程中最主要的对象，在生产过程中采煤机可能开动或停机，同时计算采煤机的产量等各项指标，而这些指标正是模拟所需的结果，故采煤机的状态和函数最多，如停机、开机时间的确定函数，采煤机运行时产量、工效的确定等。

系统设计对象如图2.其中，模拟实体对象为工作面对象、采煤机对象等实体；随机数产生对象主要是产生模拟中需要的随机数，如采煤机运行时间等；数据存联对象主要和数据库交互、存取数据，初始化模拟实体对象；模拟控制对象主要是控制模拟程序的进行，如模拟时钟等；Soft3D控件对象主要是实现模拟图形显示。

3)构件图、配置图

构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系。它包含逻辑类或实现类的有关信息，构件图可以用来显示编译、链接或执行时构件之间的依赖关系，有助于分析和理解部件之间的相互影响程度。

模拟系统构件图如图3.其中方框表示构件。矢标表示依赖关系。

配置图定义系统中软硬件的物理拓扑结构以及在此结构上执行的软件。它可显示实际计算机和设备以及它们之间的连接关系、连接类型及部件之间的依赖性，也可以显示网络之间的通信路径。特别是在节点内部，可以放置可执行部件和对象以显示节点与可执行软件单元的对应关系。模拟系统配置图如图4.

5  结  论 (1)从软件过程的需求出发，通过建立基于UML的综采工作面生产过程模拟模型，迅速、准确地完成了井下工作面生产模拟的类的设计、模块结构设计及详细设计过程，并确保了设计工作的完整性。因此UML设计方法是完成诸如采矿等复杂的、随机性较大的问题的模拟软件设计的理想工具。 (2)影响工作面生产的因素很多，如设备运行、材料消耗、人员分配、断层、瓦斯、水文等，部分因素是可以定量化处理的。工作面的回采模拟主要是通过统计采煤机的运行规律，借助UML建立的模拟模型准确的对矿井未来生产状况进行模拟和预测，这一过程可以消

图7  工作面产量动态分析