⑥給出實現圖。

2 工作面生產過程動態模擬

礦井生產系統是一個多工序，多環節、多設備組成的復雜的大系統，加之井下作業環境的特殊性和作業場所的動態性，因而存在著大量的隨機因素。綜采工作面則是礦井生產系統的一個重要組成部分，它包括工作面采煤機、液壓支架、采面刮板輸送機、轉載機、順槽膠帶機和上(下)山膠帶機等各環節。這些環節工作質量的好壞將直接影響到采煤機的開機率，從而影響工作面單產和一系列技術經濟指標。綜采工作面采煤機開機時間的長短，取決于綜采面的工藝過程、生產系統的各環節之間配套以及設備性能、勞動組織和工作人員的技能水平等因素。綜采工作面上述各環節在生產過程中所遇到的問題均屬隨機性事件，充分認識和掌握這些隨機事件的分布規律，減少各設備的故障時間，提高采煤機的有效工作時間，對綜采工作面高產穩產、提高效率將起到很大的作用。采用計算機模擬可以再現采煤工作面的生產過程，得到人們需要的信息，以便采取改進措施，確定采煤工作面的合理參數和勞動組織等。

3 工作面生產過程UML建模

3.1 UML靜態建模機制

采用UML設計系統時，首先是描述需求，然后根據需求建立系統的靜態模型，以構造系統的結構。其中主要用用例圖、類圖等圖形來表現，即標準建模語言UML的靜態建模機制。

1)用例圖

對于系統開發者和用戶所理解的系統功能由用例模型來描述。用例被定義為能被指定執行者察覺到系統執行一系列動作。因此從用戶的角度來看，用例圖是來描述系統功能，并指出各功能的執行者。這對于一個復雜的系統是非常重要的。

針對工作面生產過程可構建五個用例，分別為模擬參數輸入系統、模擬控制、模擬計算、模擬結果圖形顯示和數據管理。執行者有信息輸入員、決策人員和管理人員。用例圖如圖1.

圖1 模擬系統用例圖                            圖2模擬系統對象圖及其關系

2)類圖和對象圖

類、對象及它們之間的關聯是面向對象技術中最基本的元素。對一個軟件系統，其類和對象的模型揭示了系統的結構，在UML中，類和對象模型分別由類圖和對象圖來描述。類圖定義了系統中的類，描述了類之間的聯系(如關聯、依賴、聚合)，給出了類的內部結構。

工作面動態模擬要達到比較真實的效果，至少具有工作面、采煤機、運輸機、支架。采用面向對象的方法模擬時，必須構造工作面、采煤機、運輸機、支架等實體對象。采煤機是工作面生產模擬過程中最主要的對象，在生產過程中采煤機可能開動或停機，同時計算采煤機的產量等各項指標，而這些指標正是模擬所需的結果，故采煤機的狀態和函數最多，如停機、開機時間的確定函數，采煤機運行時產量、工效的確定等。

系統設計對象如圖2.其中，模擬實體對象為工作面對象、采煤機對象等實體；隨機數產生對象主要是產生模擬中需要的隨機數，如采煤機運行時間等；數據存聯對象主要和數據庫交互、存取數據，初始化模擬實體對象；模擬控制對象主要是控制模擬程序的進行，如模擬時鐘等；Soft3D控件對象主要是實現模擬圖形顯示。

3)構件圖、配置圖

構件圖描述代碼部件的物理結構及各部件之間的依賴關系。它包含邏輯類或實現類的有關信息，構件圖可以用來顯示編譯、鏈接或執行時構件之間的依賴關系，有助于分析和理解部件之間的相互影響程度。

模擬系統構件圖如圖3.其中方框表示構件。矢標表示依賴關系。

配置圖定義系統中軟硬件的物理拓撲結構以及在此結構上執行的軟件。它可顯示實際計算機和設備以及它們之間的連接關系、連接類型及部件之間的依賴性，也可以顯示網絡之間的通信路徑。特別是在節點內部，可以放置可執行部件和對象以顯示節點與可執行軟件單元的對應關系。模擬系統配置圖如圖4.

5  結  論 (1)從軟件過程的需求出發，通過建立基于UML的綜采工作面生產過程模擬模型，迅速、準確地完成了井下工作面生產模擬的類的設計、模塊結構設計及詳細設計過程，并確保了設計工作的完整性。因此UML設計方法是完成諸如采礦等復雜的、隨機性較大的問題的模擬軟件設計的理想工具。 (2)影響工作面生產的因素很多，如設備運行、材料消耗、人員分配、斷層、瓦斯、水文等，部分因素是可以定量化處理的。工作面的回采模擬主要是通過統計采煤機的運行規律，借助UML建立的模擬模型準確的對礦井未來生產狀況進行模擬和預測，這一過程可以消

圖7  工作面產量動態分析