建模资源（共9篇）
建模资源 篇1
摘要：该文分析了作战行动建模资源库的特点,确定了基于WEB的分布式作战行动建模资源库系统的体系结构和功能,选取了XML描述资源元数据信息,并提出了基于本体的智能搜索引擎。
关键词：建模资源,建模资源库,智能搜索
军事作战训练系统仿真领域，随着仿真技术的不断发展，仿真系统的规模越来越大，涉及到的领域和所使用的模型、算法和数据等建模资源也越来越多。如果在开发每个仿真系统时，都要重新开发所有所需的建模资源，不仅浪费大量的人力、时间和金钱，而且不能保证所开发的系统具有可信性和与其他系统的互操作性。因此，需要采用一种高效的建模资源管理方法来管理庞大复杂的建模与仿真资源库，这样才能充分利用已有的建模资源，简化建模与仿真过程，提高建模资源和系统可重用性，推动我军作战仿真系统朝着一体化、标准化、科学化方向发展。
为了充分利用已有的建模资源，提高建模与仿真资源和系统的可重用性，本文研究一个基于Web服务的分布式作战行动建模资源库系统，它将各个单位已有的仿真与建模资源、仿真系统等封装成Web服务，用户通过查找调用相应的Web服务即可使用其他用户提供的资源或仿真系统。
1 作战行动建模资源库的特点
作战行动是作战单元在给定的战场环境下的不可再分或不必要再分的基本战斗行为，是部队作战过程中抽象出来最基本、最底层的要素。作战行动建模，是对作战行动过程的一种抽象和类比表示，是作战模拟的核心和基础。
作战行动建模资源是与作战行动建模相关工作中能够被重复利用并能促进建模与仿真工作发展的所有数据资源。从它的定义，可以分析其具有以下特点：
1)内容的专业性
作战行动是部队遂行作战任务而采取的行动，而军兵种的不同，以及作战任务的特殊性，导致了作战行动建模资源具有专业性的特点。作战行动可以由作战单元、动作来描述：作战行动=参训实体+动作+被动实体。依据这一形式化描述，就可以将作战行动建模。如图1所示的“空中截击”类图。
2)分布的广域性
作战行动建模资源库是所有与作战行动建模有关的数据资源，它由全军部队、科研院所、演习基地等机构的作战行动建模资源构成，这些资源又以文本文件、网页、数据库等格式分布在各自所属的网络和网站中，它们具有分布的广域性。
3)内容的异构性
作战行动建模资源是所有与作战行动建模相关资源，包括模型，仿真系统、数据库、想定，条令条例、理论成果和网站网页等类型(图2)。这些资源中除了具有规则结构的数据之外，还有图像等多媒体信息以及网页、文本文件等。这些资源在硬件设备、运行平台、实现语言等方面存在异构问题。
2 作战行动建模资源库系统需求分析
2.1 作战行动建模资源库功能分析
作战行动建模资源以网页、文本文件、多媒体文件等形式分布于各个机构单位的网站之中，对于资源库系统来说，最主要的功能是要为用户提供智能搜索引擎以检索分布于网络中的所有作战行动建模资源相关的信息，并建立资源快照和索引库。
此外，系统的功能还应包括资源管理、用户管理和系统维护。资源管理包括：资源的添加、修改和更新等;用户管理提供用户注册、登录和权限管理等功能;以及为系统管理员提供系统维护的功能。
访问作战行动建模资源库的操作流程如图4。
系统的用户根据用户名和口令从WEB登录系统，进入作战行动建模资源库系统主界面，根据被赋予的权限，可以进行搜索查询、资源管理、用户管理和系统维护等功能。
2.2 作战行动建模资源库结构分析
作战行动建模资源分散在各个部门和研究机构的中，对于用户来说，如何从其中快速、准确地寻找到关心的资源至关重要。所以对资源信息的搜索查询是关键的一步，它的时序图如图5所示：用户通过浏览器登录进入系统后，进行资源信息搜索查询，在搜索查询界面中输入查询条件，系统将符合查询要求的资源所有信息，包括资源的创建者，所属部门等相关信息返回并在浏览器中显示给用户。
3 作战行动建模资源库系统设计与实现
3.1 系统体系结构设计
作战行动建模资源库系统体系结构如图6所示，它是一种面向服务的层次化体系结构。
资源层包含了系统调度使用的各类作战行动建模资源、资源的元数据库和本体库;通讯层的通讯机制建立在Web Services技术基础之上，主要通过网络和HTTP协议来进行SOAP消息的传递;服务层提供资源管理服务和搜索引擎等，应用层为用户提供浏览器登录的门户网站、仿真应用和仿真工具等。
在3.1节的功能需求分析中提到，搜索引擎作为分布式作战行动建模资源库系统的重要功能，用户通过它从网络中检索出作战行动相关资源信息。本文设计了基于本体的智能搜索引擎(图7)，它不仅能为用户快速检索到所需作战行动建模资源的信息，还能搜索到与该资源相关的其他资源的信息，并将结果一起返回给用户参考。
系统开发采用Web Service技术，将用户管理、资源管理和搜索引擎等核心模块封装成Web服务。用户通过www浏览器调用相关Web服务即在网页上搜索查询或是进行资源管理。
3.2 系统关键模块实现
3.2.1 基于XML的资源元数据描述
作战行动建模资源库包含了众多不同类型的资源，由于它们存在的异构性问题，为了便于对资源进行操作，比如组织管理、搜索查询、共享交换等，建立一个元数据库，用来存储有关资源的信息，包括资源属性信息、资源的关联信息等等。元数据的描述规定这些资源信息的格式与内容，图8以模型的部分元数据描述为例给出一个基于XML的资源元数据描述模板。
3.2.2 搜索引擎
本体通过对概念的严格定义和概念之间的关系来确定概念精确含义，表示共同认可的、可共享的知识。作战行动建模资源库的本体构建是从作战行动建模领域中抽取知识，形成描述作战行动建模资源的语义概念、实例和它们之间的关系。构建基于本体的智能搜索引擎的第一步是要在仿真建模专家和作战指挥人员的参与帮助下，建立作战行动建模资源领域的本体，并采用Protégé对本体进行OWL编码构建本体库。图9用Protégé构建的“飞机”本体的部分OWL代码。构建好本体库后，利用Racer推理机进行解析推理，对用户的查询语句进行概念提取，然后根据Racer的推理规则结合相关本体，完成复杂的推理任务，最后输出精确的检索语句。
作战行动建模资源库中的资源既有传统的数据库，还有大量的文本文件和网络中的网站网页信息。本文的搜索引擎使用基于SQL Server的数据库检索、基于Lucene全文检索引擎和Google提供的Web检索服务Google Search API等三个检索接口，对它们进行Web服务封装，并集成起来。以Lucene全文检索引擎接口的Web服务封装为例说明搜索模块的实现。Lucene是一个开源的全文检索引擎工具包，对其进行Web封装的部分代码如图10。
4 结束语
本文分析了作战行动建模资源库的特点，确定了基于WEB的分布式作战行动建模资源库系统的体系结构和功能，选取了XML描述资源元数据信息，并提出了基于本体的智能搜索引擎。
作战行动建模资源库系统对于充实和完善我军现有的建模资源体系,提高建模资源和资源库系统可重用性,推动我军作战建模资源和资源库系统朝着一体化、标准化、科学化方向发展有着重要作用。
参考文献
[1]DMSO.Department of Defense Modeling and Simulation(M&S)Master Plan(DoD5000.59-9P,October 1995)[EB/OL].http://www.dmso.mil.
[2]张宏军,郝文宁,陈刚.面向对象的仿真数据库系统设计[J].军事仿真,2003(1).
[3]李伯虎,柴旭东.一种基于云计算理念的网络化建模与仿真平台——“云仿真平台”[J].系统仿真学报,2009(9).
[4]宋佳兴,周悦芝,刘卫东.基于Web的分布式信息系统体系结构模型[J].计算机工程与应用,2001(3).
[5]吴泽彬,吴慧中.面向分布式仿真资源库的统一检索研究[J].兵工学报,2008(1).
建模资源 篇2
17世纪英国著名数学家,逻辑学家怀特海曾说：“数学就是对于模式的研究”。我们的数学教学说到底实际上就是教给学生前人们给我们构建的一个个数学模型和怎样构建新模型的思想方法，以使学生能运用数学模型解决数学问题和实际问题。具体的讲数学模型方法的操作程序大致上为：
1、实际问题。2、将实际问题分析抽象化。3、建立合适的数学模型。4、解决数学问题，得出数学解。5、将数学解释译使其成为实际解。6、将所得结果代入实际问题中进行检验。
据此，我们可以得出这样一个结论：培养学生运用数学建模解决实际问题的能力关键是把实际问题抽象为数学问题，必须首先通过观察分析、提炼出实际问题的数学模型，然后再把数学模型纳入某知识系统去处理。这不但要求学生有一定的抽象能力，而且要有相当的观察、分析、综合、类比能力。学生的这种能力的获得不是一朝一夕的事情，需要把数学建模意识贯穿在教学的始终，也就是要不断的引导学生用数学思维的观点去观察、分析和表示各种事物关系、空间关系和数学信息，从纷繁复杂的具体问题中抽象出我们熟悉的数学模型，进而达到用数学模型来解决实际问题，使数学建模意识成为学生思考问题的方法和习惯。
建模资源 篇3
关键词：多媒体；项目化教学；曲面建模
一、教学设计
1.教学内容简介
本课是《UG》课程中的第5章节综合应用，是本书重点章节中最基础的知识点。本课程作为专业主干课程之一，是学生从事机电产品设计的理论基础，同时具有实践指导的意义。
2.教学目标
知识目标：能够综合应用曲面命令创建简单的实体模型。掌握“面倒圆”“抽取的面”“规律延伸”“通过曲线组”“通过曲线网格”创建曲面的命令。
能力目标：培养学生综合应用曲面建模命令设计简单零件的职业能力。
3.本课要解决的问题
（1）本课程是操作性很强的专业课程，如何把理论知识转化为职业能力，是本堂课甚至本课程要解决的最主要的一个问题。
（2）学生刚接触专业课时显得比较被动，如何引导学生入门，激发学习兴趣，养成自主学习、探索学习、质疑学习的能力是我们要解决的另一个棘手问题。
4.教学策略
（1）教学方法
讲授演示法：软件课采用讲授演示法，教师讲授重点、难点，学生动手操练的教学方式，以期达到教师和学生双向互动、形象生动的教学效果。教师讲解操作—学生听讲并操练—教师单独或全班指导—总结学生反馈的问题—学生深入操练—教师归纳总结升华课堂。
提问式互动教学法：在课堂教学过程中，注意充分发挥学生的自主性，鼓励学生随时积极提问并以提问的方式鼓励学生积极思考发言。
视频教学法：利用CAMPLAY录屏软件，教师将操作过程录制视频分发给学生，以视频指导学生的动手操练，解决教师不能全面单独辅导学生的问题。
集体讨论法：针对学生提出的问题，组织学生进行集体和分组讨论，促使学生在学习中解决问题，培养学生团结协作的精神。
（2）课前准备
下发本章理论知识，要求每位学生认真学习，共同探讨思考教师提出的几个问题。预习书本第5章曲面建模综合应用——料斗的建模。
二、教学呈现
1.告知（教学内容、目的）
本次课要学习的主要内容和目的：曲面建模一料斗。
2.引入（任务项目）
新课导入解决前置作业，提问UG曲面功能分为哪三类？基于曲线创建曲面的命令有哪些？简述“规律延伸”“通过曲线组”“通过曲线网格”命令。
教师讲授演示料斗的建模，并录制视频分发学生。
3.操练
学生单独练习，遇到问题查看视频或请求教师指导。
4.反馈（根据学生课堂练习反馈、归纳、小结）
在练习时鼓励学生发现问题、提出问题。学生可能集中出现的问题有：（1）规律延伸中长度规律和角度规律的方向。（2）通过曲线组创建片体中截面方向不一致。（3）通过曲线网格创建片体中主辅曲线的方向问题等，根据教学情况待定。
5.深化（课堂练习曲面建模应用——饮料瓶）
6.展示（展示部分学生操作结果）
展示几组学生练习结果，指出存在的问题和改进的方法。
7.总结，学生质疑
让学生自己总结，教师梳理汇总。本课主要讲授了基于曲线建模的曲面命令，要求掌握“面倒圆”“抽取的面”“规律延伸”“通过曲线组”“通过曲线网格”创建曲面的命令，根据课堂反馈强调几个重难点。（1）规律延伸中长度规律和角度规律的方向。（2）通过曲线组创建片体中截面方向不一致。（3）通过曲线网格创建片体中主辅曲线的方向问题。
学生质疑：课堂操作的饮料瓶建模方法是不是最合适的？你有更好的建模方法和思路吗？
8.作业、撰写实验报告
继续完成饮料瓶的建模，撰写实验报告，强调实验报告规
范性。
三、教学反思
1.课前下发学习任务，要求学生利用网络资源和图书馆，认真学习理论知识，并对它进行消化和吸收。这些都能使学生养成自主学习、探索学习的能力。教师制作的多媒体课件、动画，激发学生学习的兴趣和积极性。
2.在教学内容的组织与安排环节中，教学内容选取“料斗”作为教学载体，以“下达任务—学生练习—检查反馈—深化练习—总结、学生质疑”为主线，在整个教学组织过程中，教师由传统的知识传授者变成教学的组织者、引导者，学生以真实的任务为工作背景，切实融“教、学、做”为一体，有效地实现了课程学习的工学交替。
3.教师利用CAMPLAY录屏软件录制课堂教学视频，在学生练习时下发，解决了教师不能全面辅导的问题，同时教学视频还是学生课后复习的助手。教师将课堂教学视频挂在校园网，作为师生课后交流互动的手段，将课堂延伸到课外。
参考文献：
[1]钟日铭.UGSNX6.0基础入门与范例.北京：清华大学出版社，2009-01.
[2]乔现玲，陈艳利.新手学UGNX8.0辅助设计.北京：电子工业出版社，2013-03.
[3]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京：教育科学出版社，2007.
[4]章振周，唐成棉.职业教育任务驱动课程模式的建构[J].中国职业技术教育，2008（16）：44-46.
（作者单位 江苏城市职业学院武进校区）
基于本体的制造资源建模方法研究 篇4
当今信息化浪潮中,以计算机技术、自动化技术和互联网技术为代表的信息技术在制造行业应用广泛。制造技术与网络技术、智能技术不断融合,制造模式呈现智能化、网络化和协作化趋势。制造业全球化使得制造企业更迫切希望加强合作,共享制造资源。不同企业采用的制造资源描述方法不完全相同,使得制造资源数据呈现出分布性、异构性、多样性、复杂性等。在企业之间共享资源的需求下,传统的制造资源模型已经不能满足如此复杂多样的数据形式,需要建立一个统一的制造资源模型。本体具有很强的表达能力,能有效描述制造资源的概念以及概念间的关系,使用本体来描述统一制造资源可以帮助达到制造资源共享。本文主要研究制造资源本体建模方法。
1 制造资源分类
制造资源可以分为狭义制造资源和广义制造资源,狭义制造资源主要指加工一个零件所需要的物质元素,是面向制造系统底层的制造资源;广义制造资源是指完成产品整个生命周期的所有生产活动的物理信息及技术要素物的总和,包括设计、制造、维护等相关活动过程中涉及的所有软硬件元素[1]。制造资源的分类是构建模型的基础,须按照统一的标准和形式进行描述,将有共同属性的资源划分为同一类别。传统制造业将制造资源简单分为人力资源和生成设备两类,在当今科技日新月异快速发展的时代,人们对制造资源的认识和理解要复杂和深刻得多。本文按照制造资源的属性和应用方式,将制造资源分为8类[2](见图1),具体如下:①设备资源:产品生产环节中各种制造、加工和运输设备;②人力资源:生产活动中各类人员,如管理人员、操作工人和设计人员等;③软件资源:企业管理和产品设计生产过程中各类软件,如办公软件、PRO/E等;④服务资源:产品生命周期里各种相关服务,如物流服务、培训服务等;⑤知识资源:产品生命周期中涉及到的各种研究机构、专利和市场信息等;⑥计算资源:生产活动中使用的计算机等相关硬件资源;⑦物料资源:产品生命周期使用到的原材料、能源等等;⑧除上述类别外的其它资源。
2 制造资源建模方法
有研究使用状态图来描述制造资源,该方法描述能力有限,没有被推广使用。面向对象的建模方法使用较多,该方法将客观世界中的事物抽象为对象,使用对象的属性来描述对象,属性的取值范围定义作为值域,用类的操作描述对象的功能[3]。基于本体的建模方法和面向对象的方法有一定相似之处,但本体更便于描述某领域中的概念和概念之间的关系,并且能够处理制造资源中具有逻辑关系的概念,所以本文采用基于本体的建模方法。
3 本体建模
3.1 本体的定义
本体(ontology)指事物本身,原来是哲学上的概念。目前被广泛认同的定义是“本体是共享概念模型的明确的形式化说明”[1]。包括以下几层含义:①共享:本体不是面向整体,其是共同认可的概念,是公认的知识的集合;②明确:本体中明确定义了使用的概念和概念的约束;③概念化:本体中的概念模型是客观世界抽象出来的,其与具体环境没有关系;④形式化:本体是计算机方便处理的。
本体可以定义为一个五元组O=(C,R,P,A,I),其中O代表本体,C(Concept或Class)表示概念或类别,R(Relations)表示关系,P(Property)表示属性,A(Axiom)表示公理,I(Instances)表示实例[2]。
3.2 本体描述语言OWL
网络本体语言(Web Ontology Language,OWL)是由W3C提出的一种本体描述语言,OWL基于XML/RDF等标准,并且与其它多种本体兼容,具有很强的语义表达和推理能力。另外,OWL可以利用流行的本体描述工具protégé来描述制造资源本体,使用非常方便。OWL定义了3种表达能力不同的子语言:OWL Full、OWL DL和OWL Lite,其中OWL Full的表达和推理能力最强,OWL DL适中,OWL Lite最弱。OWL DL中的DL指的是描述逻辑(Description Logic),其知识库是基于知识表示的一阶谓词逻辑的可判定子集。而DL与OWL之间有着对应关系,如DL中用于描述概念关系的公理集Tbox和描述个体实例的断言公理集Abox分别对应着OWL中的公理和事实,DL中的概念和角色分别对应OWL中的类和属性[3]。OWL DL已经能够完成制造资源本体需要的语义表达和推理服务,因此OWL DL已经成为制造资源表达的首选语言。不作特殊说明情况下,以下提到的OWL语言均是指OWL DL语言。
3.3 本体建模步骤
本体建立主要包括以下几个步骤:①明确资源本体要覆盖领域的范围;②收集资源本体领域范围内的知识(定义、术语、属性及关系),并对制造资源概念划分类别与层次,形成资源本体框架,使用本体建模语言对本体形式化描述[1];③初步评价构建本体模型的一致性、完备性和清晰性;④检验和完善本体模型[4]。
4 OWL实例描述
4.1 机械零件分类
本文以机械零件资源为例构建一个基于OWL的资源本体,如图2所示。第一层次:按照机械零件的功能、用途分为模具行业零件、能源机械零件和机械标准件等;第二层次:按照机械标准件的属性和功能分为传动件、紧固件、轴承和法兰等;第三层次:将轴承功能及工作原理分为滚动轴承和滑动轴承;第四层次:将滚动轴承的结构特性分为推力球轴承、深沟球轴承和向心轴承等。如此划分层次清晰,结构完整,便于下一步概念本体模型的构建。
4.2 制造资源概念本体模型构建
制造资源属性是描述其概念本体的重要信息,根据资源的属性特征抽象出描述制造资源的概念信息。图3是双列深沟滚动轴承的属性信息图,可将其属性进行分类,以更清晰描述概念。图4描述了双列深沟滚动轴承的属性和部分概念间的关系。
4.3 基于OWL的表示实例
以“双列深沟球轴承”为例,基于OWL描述制造资源的方法。
(1)定义双列深沟球轴承类
上面代码用subClassOf表示继承关系[5],这里描述“双列滚动轴承”是“深沟球轴承”的子类,二者有继承关系,图形上看是一种层次结构。
(2)定义数据属性。
以上代码用DtatypeProperty表示了“生产厂商”是“双列深沟球轴承”的一个属性,其数据类型为string。
5 结语
本文按照制造资源的属性和应用方式,将制造资源分为8类,简要分析了制造资源的几种建模方式,指出基于本体的建模方式的优势。介绍了网络本体语言OWL,并以机械零件中的双列深沟球轴承为例,使用OWL构建本体模型。建立的本体模型能有效描述制造资源,为优化企业内部资源结构以及企业间共享制造资源奠定了良好的基础。
摘要：分析现有制造资源模型的不足,提出一种制造资源本体建模方法。根据属性和应用的不同将制造资源分为8类,介绍本体和OWL的概念。以双列深沟球轴承为例,使用OWL建立本体模型。资源模型本体模型能很好地描述制造资源概念的语义关系,并且为企业资源共享奠定基础。
关键词：制造资源,模型,概念,本体,网络本体语言
参考文献
[1]魏军英,钟佩思,郭春芬,等.基于OWL的制造资源本体建模[J].山东科技大学学报:自然科学版,2011,30(1):58-61.
[2]朱李楠.云制造环境下资源建模及其匹配方法研究[D].杭州:浙江工业大学,2014.
[3]党亚洲.基于本体的机械零件资源库语义检索研究与应用[D].乌鲁木齐:新疆大学,2015.
[4]胡祥萍.云制造环境下基于语义的制造资源建模与管理研究[D].北京:北京交通大学,2013.
建模资源 篇5
中药是中华民族的瑰宝,千百年来为中华民族的繁衍昌盛和医疗保健做出了不可磨灭的贡献。近年来,随着全世界“回归自然”,“回归绿色”思潮的风靡,我国的中药制造业迎来了一个机遇与挑战并存的全面快速发展的新时期[1]。然而,作为典型的批流程工业,我国传统的中药制造企业普遍存在生产效率低、资源利用率低、生产管理方式粗放、缺乏科学的质控体系等问题[2]。这在一定程度上影响了中药的竞争力,也影响了中药的国际化进程。
中药生产向来有“以产定销,以产促销”的特点,且中药产品是批量化的固定生产,生产线不便于产品种类的频繁更换。因此,中药生产主要靠最大限度地利用生产设备和生产资源来达到提高产量,降低成本,增加企业利润,提高市场竞争力等目的[3]。因此迫切需要在传统的中药制造企业引入现代化的生产管理技术。
本文基于企业资源建模技术对中药制造企业的主要资源进行建模,并在此基础上研究提出了中药制造企业资源管理平台,把所建立的各类资源模型与生产过程关联起来,实现企业资源与业务系统的解耦,从而大大提高企业资源管理水平和资源利用率。
1 中药制造企业生产资源建模需求分析
资源不仅仅是中药制造企业经营过程和企业活功的载体,也不仅仅是企业组织的从属物,它是企业实现经营目标的最重要的物质基础。目前针对中药制造企业资源管理的研究普遍存在以下三个问题:
1)忽视了企业内部资源之间的联系,缺乏对不同资源之间关系的语义描述,资源的调度准确性不强。
2)部分研究只针对资源本身进行建模,缺乏对业务功能和资源之间联系的描述,模型不支持业务流程的自动匹配和组合。
3)部分制造资源模型主要是根据中药生产的各个阶段、各个部门和各个计算机应用子系统对制造资源信息的需求而制定的,为各个子系统所设计的制造资源数据库相互独立。其主要缺点表现在:(1)缺乏统一、完整的制造资源定义和表达,造成大量数据冗余;(2)数据表示的不一致性导致系统之间无法进行信息交换;(3)制造数据多处存储,很费大量存储资源,且导致数据维护与更新的困难[4]。
因此要实现中药制造企业资源的有效管理与高效利用,就必须:1)建立企业资源真实的信息化映像,并使之成为各应用依赖的基础信息来源,减少多源数据带来的维护难度与同步难度;2)建立起面向生产全过程的集成化动态制造资源数据模型,从而精确描述企业资源的属性,并掌握企业资源的布局和拓扑结构,理清企业资源之间的关系,更好地控制和评估企业生产的执行情况,实现资源优化配量和动态调度。从而为企业经营过程的仿真、分析、优化和企业资源的优化组合提供支持[5]。
2 中药制造企业生产资源建模与管理
2.1 中药制造企业生产资源
中药制造企业的生产资源是指为完成中药产品的生产的所有活动的物理元素的总称。主要包括:人力资源、设备资源、物料,生产制造标准、生产工艺手册、作业指导书、测试规范、工艺过程定义、生产方案定义、业务活动流程定义等各种分布式数据资源与各种知识资源。中药制造企业制造资源如图1所示。它贯穿了中药产品生产的全过程,制造资源的组织、管理、计划和控制以及制造资源自身的约束等,都影响着企业的计划调度、生产控制、产品成本、生产能力等。
2.2 中药制造企业生产资源模型
企业资源建模技术就是通过定义企业生产经营过程中所涉及的关键资源之间的逻辑关系和资源的具体属性,从而描述企业制造资源信息模型的方法和技术,它通过定义资源实体及其相互关系来描述资源结构和资源构成[6]。下面利用面向对象技术,依照IEC-622264标准中的资源定义方式。对中药制造企业的主要关键资源设备、人、物料进行建模,从而具体描述相应资源的属性,如资源类别、资源的性质和性能、资源的能力等。中药制造企业设备、人、物料的模型定义分别如图2、3、4所示。
在以上资源建模的过程中,本文利用弱数据结构对资源进行定义,利用系统ID作为资源唯一ID,资源特性可以根据实际要求进行增删改。根据这种资源定义方式,企业中的资源对象都能产生相应的弱数据结构键值对,若将每个资源的特性值的取值规则都进行指定,则通过底层企业资源数据接口所提供的方法,能实现资源特性的数据自动转化。
2.3 中药制造企业生产资源管理平台
要实现资源的有效管理及最大化利用,不仅要建立企业资源模型,描述企业资源结构,更重要的是要把所建立的各类资源模型与生产过程关联起来,支持企业业务过程的管理、执行、仿真、诊断和优化,即需要在资源和过程中间建立更加合理的关联关系和解耦关系。为此本文研究提出了企业资源管理平台,该平台由资源定义和系统运行两大部分组成。
资源定义部分按照规则定义企业生产运作所需的资源定义、能力定义、产品定义。资源定义部分处理流程示意图如图5所示。
系统运行部分处理流程示意图见图6所示,该部分通过对象解析器将资源定义、能力定义、产品定义进行结构化处理,产生对象结构传递给对象管理器。对象管理器根据对象结构中的数据源定义进行数据加载,通过数据获取接口从数据源进行数据获取。对象管理器为系统中应用提供最新最全的企业资源对象数据,对象管理器通过对象初始化、定期刷新、接受反馈信息更新缓存对象。在应用层面存在计划处理模块、调度处理模块、响应处理模块常驻系统,快速处理从应用发出的计划、调度类任务。另外业务流程由业务管理器完成应用管理、业务流定义与业务流程控制。
该企业资源管理平台通过对外开放数据访问接口的方式,通过注册业务功能配置接口约定就可以取得工厂资源的信息数据。通过数据订阅的方式与特定应用建立数据契约,实现数据按需供给。它依托综合信息集成平台的集成服务,可以将数据与业务解耦,使所有的资源应用都可以在同一个数据源中进行操作。这样,一方面减少了冗余数据的传输和处理,另一方面提供了资源特性的关联变化。它是第一个尝试采用资源数据与业务系统解耦的架构实现。
3 结束语
中药制造企业是一个非常复杂的、动态变化的物流、信息流、能量流系统。因此,为了更好地理解企业的生产经过,理清企业资源结构、布局,控制企业的生产经营过程,实现企业集成和优化,提高企业资源利用率等,都对中药制造企业的资源建模和资源管理提出了迫切的需求。
本文在对中药制造企业资源管理现状分析的基础上,运用面向对象技术,对中药企业的关键生产资源进行了建模,并在此基础上,研究提出了中药制造企业资源管理平台,实现了中药制造资源模型与业务过程模型的解耦,该建模思想及解耦架构已在贵州某中药厂制造执行系统建立中进行了应用验证,取得了很好的应用的效果。
参考文献
[1]H.S.Huang,Q.S.Xie.An Operation Mode of ManufacturingSystem for Traditional Chinese Medicine Based onEquipment Integration[C]//2010 second pacific-Asiaconference on circuits,communications and system:P165-169.
[2]李谦.中药企业生产运营集成建模与优化研究[D].华南理工大学,2004.
[3]李萍,华贲.基于并行工程的中药制造企业业务过程建模[J].系统工程理论与实践,2006,1:48-52
[4]夏晴.制造企业资源建模技术与共享平台的研究[D].四川大学,2005.
[5]高琛颢,张洵,范玉顺.企业建模中资源模型与过程模型解耦问题研究[J].信息与控制,2004,4:394-398.
建模资源 篇6
互联网的迅速发展和云计算的兴起,伴随并促进着软件的发展和演化,软件正逐渐以服务的方式为用户所用,并以松散耦合的互操作方式来实现软件系统的随需而变。
通常在较为确定的领域用户和确定的领域需求条件下,面向领域的软件项目成功率有了一定保证,同时,构件化的软件生产方式也使得软件产品的生产效率不断提高。但是,对于在超大规模基础设施上的超大规模的网络用户,其需求具有多元化和个性化特征,因此导致了软件从产品到服务的转变,软件开发范型也随之发生改变。图1展示的是在互联网环境下的新的软件开发方式,强调的是满足用户需求的按需服务定制的开发思路,因此如何让用户需求和服务资源实现动态握手显得尤为重要。
面向服务计算(SOC)的出现,允许各种业务应用资源统一地以服务的形式呈现,而这些服务可以再被迅速组合和重用以满足业务需求。但是服务实现者和服务需求者对于服务理解上还存在着鸿沟[1]:对于服务需求者来说,他关注的是服务能够完成什么样的功能以及大概如何完成这些功能。而服务实现者关注的则是服务的接口设计、编码实现以及调用的方法。这势必给服务的理解、使用及组合带来了较大的困难。
因此,为跨越用户需求层面和服务实现层面之间的“鸿沟”,向服务需求者提供可理解、可执行、可组合的虚拟化服务,本文提出一种用户需求驱动、基于RGPS领域资产的服务建模方法。该方法提供一种反映用户需求且易于服务需求者使用的服务模型及其建模、组织和使用机制,从而实现用户需求和服务之间的动态“握手”。
1 理论基础:RGPS需求元模型框架简介
本文提出的服务建模方法的理论基础是需求元模型框架RGPS。它在该方法体系中起着至关重要的作用,在本节中将对RGPS的背景知识进行简单介绍。
在互联网环境中,用户的需求通过网络进行获取和建模,因此具有如下特点[2]:首先,用户的需求是从他们所扮演的角色的特定角度提出,由于每个用户可以扮演多个角色,而且角色的转换也很频繁,这就容易造成角色的混乱;其次,大量用户分布在网络上,由于用户所处环境千差万别,导致用户的目标具有个性化、多样化和易变性的特点;由于目标的上述特点,导致完成目标的业务过程往往非常复杂。最后,考虑到网络化软件的基本应用形态是服务,在互联网上可用的服务资源极其丰富的情况下,需要根据用户的个性化偏好从众多的候选服务中进行选择。
为了给网络化软件的整个需求生命周期提供统一的研究基础,必须对网络化软件的用户需求特点进行抽象刻画,并基于此提出相应的需求建模框架,以实现对用户需求的准确分析与建模。考虑到网络化软件用户需求的上述特点,通过角色(R)、目标(G)、过程(P)和服务(S)这四个基本要素来对用户的真实意图进行建模是非常必要的。
基于上述思想,武汉大学软件工程国家重点实验室(SKLSE)的何克清教授提出了RGPS需求元建模框架,用来指导将混乱无序的需求信息整理成协同有序的结构化需求规格,它是在网络化软件的需求工程研究中,针对网络化软件的需求建模提出的一种指导性方法。在现有RGPS需求元模型中,包括角色-目标-过程-服务四个层次的元模型[3,4]。通过这四个层次之间的关联,该框架能够为需求模型的互操作提供有力的支持,如图2所示。在RGPS需求元建模框架的基础上,业务开发者能够从不同的角度、在不同的层次、以不同的粒度对用户需求进行描述和刻画。因此,RGPS需求元建模框架可以更好地促进人网协同,利用网络资源之间的交互来满足用户的个性化、多样化的需求。
本文的核心是面向用户需求提出的一种服务建模方法,因此如何基于RGPS需求元建模框架对服务进行封装和建模是本文方法体系的重要内容,下文将进行详细描述。
2 用户需求驱动的服务建模方法体系
为解决服务描述与用户需求脱节的问题,本文将引入RGPS框架用于指导服务模型的构建,使服务能够对角色、目标和流程等属性进行描述,实现Web描述与用户需求描述的对应,从而能够让用户更容易根据用户需求发现所需的服务。
首先是对可用信息资源的服务封装化,将各种资源(如网页资源、软构件资源、数据资源、平台资源等)进行服务封装,将其特征性效用及其接口展示给外界,形成统一的资源访问方式;然后结合RGPS需求元模型框架中的角色模型、目标模型和流程模型,对服务进行需求的封装,将有助于建立用户需求和服务之间松散耦合的握手。通过为服务增加与该服务相关的角色属性、目标属性和流程属性,表明了“谁”会使用该服务、该服务完成的目标是什么以及该服务执行(或所在)的流程是什么,同时利用领域本体对服务的接口信息进行语义封装,这样能够在语义标识的基础上,建立服务描述与用户需求描述之间的对应关系,便于实现从用户需求到服务的过渡,使得服务能够进一步地满足用户的需求,同时降低了服务发现的时间复杂度,进而能够为基于用户需求的服务之间的互操作协作奠定基础。本文着重论述该方法体系中对服务进行需求封装的过程,从而实现用户需求驱动的服务建模方法。
2.1 服务建模总体思路
如图3所示,总体思路是根据RGPS需求元模型与领域知识,实例化生成某一具体领域下的需求模型。即在RGPS需求元模型的指导下构造该领域的角色模型、目标模型和流程模型,用以对服务进行需求封装。通过为服务增加与该服务相关的角色属性、目标属性和流程属性,表明了“谁”会使用该服务、该服务完成的目标是什么以及该服务执行的流程是什么,这样能够更加准确、全面的描述服务。同时利用领域本体对服务的接口信息进行语义封装,这样能够在语义标识的基础上,建立服务描述与用户需求描述之间的对应关系,便于实现从用户需求到服务的过渡,提高服务的查找效率和增强用户的体验感。
2.2 服务建模具体实施过程
为了实现基于RGPS领域需求模型的服务语义需求封装方法,首先要建立领域本体模型和领域需求模型。
(一) 构造领域本体模型,即抽取领域中的基本概念,分别构造领域的实体本体和操作本体,实体本体用以标识服务的输入输出属性项信息,操作本体用以标识服务的操作属性项信息;从而实现对服务的语义标识,进而支持请求者发出的语义查询,实现面向领域的服务的语义查找。
(二) 根据RGPS需求元模型与领域知识,实例化生成领域需求模型。即在RGPS需求元模型的指导下构造领域的角色模型、目标模型、流程模型以及它们之间多对多的关联关系,用以对服务进行需求封装,从而提高服务的查找效率和增强用户的体验感。
实现步骤如下;
步骤1 首先导入服务的描述文件,从服务描述文件读出待注册服务的输入输出属性项信息和操作属性项信息;导入领域本体模型文件,利用领域本体模型中的实体本体对对服务的输入输出属性项信息进行语义标识,利用领域本体模型中的操作本体对对服务的操作属性项信息行语义标识;
步骤2 在RGPS需求元模型各层及其层间关系的基础上,针对特定的领域(如交通领域),应用领域知识在RGPS需求元模型的指导下构造生成领域需求模型。目前我们课题组已经开发出相应的需求模型建模工具,并以OWL文件格式输出该领域下相应的角色模型文件、目标模型文件和过程模型文件,如图4所示。
步骤3 在进行需求封装时,从上述生成的领域需求模型文件中读取该领域的角色模型、目标模型、流程模型以及它们之间多对多的关联关系,用读取结果填充服务的角色属性项信息、目标属性和流程属性。具体实施界面如图5所示,实施时可以先选择使用该服务的目标,选定某一目标后,界面就会展示出领域需求模型中完成该目标所需的角色和流程,从中可以选择合适的角色和流程作为该服务的角色属性和流程属性。注意,一个服务可以由多种角色扮演,也可以实现多种目标,所以如界面下方所示,我们设置了“添加”按钮可以为服务增加多组需求信息,增强服务和需求之间的关联关系。
步骤4 重复上述操作后,服务的接口信息已经被语义标识,扩展的角色属性信息、目标属性信息和流程属性信息也已经被需求信息进行了封装;因此只需填充服务的其他基础属性项后,即可完成服务的注册,并将其保存到服务注册库中。
从上述步骤中可以看出,一方面用领域本体模型去标识服务,实现服务的语义化;更重要的是用基于RGPS需求元模型生成的领域需求模型去封装服务,建立服务资源和用户需求的对应关系,解决了用户需求描述中“我是谁”和服务描述中“我为谁”之间的角色对接、用户需求描述中“我想做什么”和服务描述中“我能做什么”之间的目标匹配、用户描述中“如何做”和服务描述中“怎么做”之间的流程匹配。
3 系统评测
为了验证本文提出的服务建模方法的有效性和优势,本文将从以下5个侧面对服务描述和用户需求进行匹配,即:角色、目标、流程、输入输出参数类型和服务文字描述。算法首先计算用户需求与服务描述在各个侧面上的匹配度;然后通过加权的方法(公式如下),计算用户需求与服务描述间的综合匹配度,以增强匹配结果的客观性,如图6所示。
Sim(R,A)=α1·SimR+α2·SimG+α3·SimP+
α4·SimIO+α5·SimTD
每一个侧面的匹配原理基本都是利用领域本体中概念间的相似度来衡量,因为在需求分解阶段,可得到用户需求对应的角色/目标/流程,并利用领域本体中的某个概念对其进行标注。而在对服务进行需求封装时,同样要在领域本体的支持下标注服务角色/目标/流程。因此,它们之间的匹配度可用领域本体中概念间的相似度来衡量。本体中概念相似度计算的方法多种多样[5,6,7] ,限于篇幅原因,本文就不再螯述。
本文采用德国人工智能研究中心的Matthias Klusch等人发布了一个基于OWL-S的Web服务语义匹配测试集OWLS-TC作为测试对象,针对不同的查询,计算它们之间的综合匹配度,并根据计算得到的匹配度,通过选取不同的阈值,计算匹配结果的查准率和查全率。以查询Route Finder服务为例,该查询的目标是寻找两个城市间交通路线的服务,其输入为要查找的两个城市名,而输出为这两个城市之间的交通路线。服务库中与该查询匹配度最高的10个服务分别如表1所示。从表中可以看出,这10个服务中的前9个均能满足该查询需求,而最后一个服务与查询的相关性也很强;而如果仅仅通过输入、输出、操作和描述文本的匹配,得到的候选服务只有5个,而且匹配结果和用户真正需要的服务也有所差距。因此为服务添加角色、目标和流程等需求信息能够提高服务的发现效率,更能满足用户真正的需求。
为了验证该方法的有效性,我们模拟做了40次实验,实验主要以查准率来作为评价指标。每次实验仍然以采用RGPS服务需求封装以及未封装两种情况下的服务发现作比较。图7所示的实验结果表明Web服务的查准率平均提高了20%左右。
仿真实验表明,采用RGPS领域资产对服务进行需求封装,使得服务的查找时间效率明显提高。服务库中的服务个数越多,效果越明显。因为服务资源是面向领域需求信息进行建模的,从而拉进了服务资源和用户需求的距离,进一步促进了服务的按需发现。
4 相关工作比较
OWL-S[8]是一个以OWL语言描述的服务本体,它的目标在于支持服务的自动发现、调用、组合、管理等功能。OWL-S将一个服务描述为OWL-S Service的一个实例,用户根据需求生成profile文件,通过推理查找满足需求的服务;WSMO[9] (Web Service Modeling Ontology)与OWL-S类似,它提供了一个概念框架和一种形式化描述服务的语言,用户通过Goal描述需求,通过基于语义的推理来确定满足需求的服务。文献[10]讨论了如何从需求出发进行服务建模,但该方法基于确定需求,建模结果重用性不高。DIANE[11]进一步提出一种专用于服务的本体语言来描述服务本体,一种专用于描述用户需求的语言来表达用户所需的服务,从而更准确地表达服务和用户的需求,使得更精确的推理和匹配成为可能。
相对以上工作,本文提出的服务建模方法更加强调了服务和需求的关联,具体表现在:服务的描述信息更加丰富,我们为服务增加了角色属性、目标属性和流程属性,以贴近用户需求,实现了用户需求和服务之间松散耦合的握手。
5 结 语
用户需求驱动的服务建模方法提供了一种反映用户需求且易于用户使用的服务模型及其建模、组织和使用机制。将角色、目标和流程作为服务注册的核心属性,以实现对服务的需求封装,进而实现从用户需求到服务的过渡。解决了 “服务为那些角色服务”、“服务实现怎样的目标”、“服务执行的流程是什么”等与需求密切相关的问题,大大缩短服务发现时间和提高了服务发现效率。下一步的工作将深入研究RGPS需求元模型,目前RGPS中的各层对需求描述进行进一步细化,从而对服务进行更加精确的需求封装。
参考文献
[1]Baida Z,Gordijn J,Omelayenko B,et al.A Shared Service Terminolo-gy for Online Service Provisioning[C]//Proceedings of the Sixth In-ternational Conference on Electronic Commerce,ACM Press:1-10.
[2]王健.网络式软件的需求元建模框架及关键技术研究[D].武汉大学,2008.
[3]Wang Jian,He Keqing,Li Bing,et.al.Meta-models of Domain Mod-eling Framework for Networked Software[C]//Proceeding of The 6thInternational Conference on Grid and Cooperative Computing(GCC2007),Urumchi,China,August 2007:878-885.
[4]He Keqing,Liang Peng,Li Bing,et.al.Meta-modeling of Require-ment for Networked Software–An Open Hierarchical&CooperativeUnified Requirement Framework URF,Dynamics of Continuous Dis-crete and Impulsive Systems-Series B[J].Special issue on SoftwareEngineering and Complex Networks,2007(12):293-298.
[5]Eneko Agirre,Euskal Herriko Unibertsitatea,German Rigau.A Pro-posal for word sense disambiguation using conceptual Distance[C]//International conference recent advances in natural language process-ing.RANLP Tzigov Chark,Bulgaria,1995:91-98.
[6]Li Yuhua,Bandar Zuhair,McLean David.An approach for measuringsemantic similarity between words using multiple information sources[J].IEEE Transaction on Knowledge and Data Engineering,2003,15(4):871-882.
[7]吴雅娟,陈尧,尚福华.一种新的基于相似度计算的本体映射算法[J].计算机应用研究,2009(3).
[8]Martin D,et al.OWL-S:Semantic markup for web services[C]//TheOWL Services Coalition,2004.
[9]Bruijn J,et al.Web service modeling ontology(WSMO)[S].2004.
[10]Colombo E,Francalanci C,Pernici B.Modeling cooperation in virtualdistricts:A methodology for E-service design[J].Int.J.CooperativeInf.Syst,2004,13(4):369-411.
建模资源 篇7
上述问题产生的本质原因在于知识配置的基本元素及其关系没有在更高的层面上得到全面的抽象。因而底层的知识很难与业务过程模型相匹配,并且知识对象间相关的逻辑关系也难以表达。特定领域建模(Domain Specific Modeling,DSM)[7]是通过对特定领域的分析和抽象,得到该领域的共性和变化特征,建立该领域的元模型,通过模型转换及验证和代码生成实现领域应用。本文采用DSM方法,构建面向知识配置的领域模型(K-DSM),全面描述企业知识资源配置的领域概念和规则,增强领域概念的一致性与规范性。
1 面向知识资源配置服务的特定领域建模模型
知识配置服务是从业务案例和知识资源的解析开始的。本文通过案例和知识的解析建立了如图1所示的面向知识资源配置服务的领域模型(K-DSM)。K-DSM由四部分组成:领域纲要(domain schema)、领域模板(domain template)、应用模型(application model)和应用平台(application platform)。
领域纲要包括业务领域纲要、知识领域纲要和业务与知识相匹配的桥接关系集。领域纲要描述的是知识配置领域中构造系统模型的基本元素,包括业务单元集和知识单元集,单元集描述的是业务和知识中的对象、关系及逻辑。桥接关系集描述业务和知识之间的黏合关系。领域模板是对领域纲要的格式化描述,精确定义领域概念所包含的特定内容和格式。领域模板包括业务过程模型和知识需求接口,是知识配置系统实现的设计纲领。通过对领域概念的抽象描述,领域纲要和领域模板就构成了K-DSM系统中的元模型(meta-model)。对元模型进行实例化应用就形成应用模型,应用模型用于表示面向特定业务案例的具体模型。应用模型包括业务实例化规则和知识载体匹配,保证将知识资源以“正确的方法”配置到“正确的业务活动”后,并由“正确的人”来执行。应用模型形成后,由应用平台执行具体业务过程,应用平台由工作流系统和知识需求模型构成,在传统工作流引擎中增加知识需求,进行知识流的跟踪与管理,以实现与活动执行同步的知识服务。业务活动结束后,运行的结果将能够反应到业务案例库中,实现领域纲要的持续更新,使知识资源配置服务成为可持续改进的过程。
2 面向知识资源配置服务的领域建模过程
2.1 领域纲要
知识单元集是企业知识单元的集合。知识单元由一个或多个知识构成,知识描述两类信息:知识内容信息、知识载体。知识内容信息是知识所包含内容简单、概要的描述,可通过关键词和概要来表达知识主要的核心内容。知识载体是知识所依赖的和存在的宿主,包括人、文档、计算机程序和产品等。
知识单元所包含的知识之间具有逻辑关系,它们是相互关联的。知识之间可能存在内容上的关联关系,或者他们为同一个业务目标(或业务能力)所需求。知识之间的协作网络构成了一个知识单元,如图2所示,图中圆圈表示知识节点,连线表示知识节点间的内容关联或协作关联。
业务单元集是企业业务活动单元的集合。业务过程可以用事件驱动的业务过程(Event-driven Process Chain,EPC)链来表示,EPC模型以业务过程视图为中心,将企业事件、功能、数据、资源集成起来,用于描述企业业务过程。事件视图用六边形表示,描述当前的业务活动状态;功能视图用圆角四边形表示,描述实际运作的业务活动;功能与事件的逻辑关系用圆圈表示,分为3种:与、或、异或。建立EPC业务单元的基本图例如图3所示。EPC业务过程链由这些元素按一定的逻辑关系组合而成,而高层次的业务单元可分解为了多个较细化的业务单元过程链,如图4所示。
桥接关系集是表示业务对知识的利用信息的集合。桥接关系是连接业务单元和知识单元的枢纽,是知识应用到业务活动中的具体背景和环境。桥接关系描述3部分内容:(1)询问业务活动需要什么知识来执行一个功能,一个功能可能对应多个知识,一个知识也可能应用到多个功能中;(2)对知识的精准描述,以功能“绘制零件图”为例,此功能需要“电脑制图”知识,细化到“Auto CAD软件制图”知识,熟练程度为“精通”;(3)描述知识应用中的情境(Context)信息,包括业务目标、任务、事件、时间、地点等要素。以上这些关系构成了桥接关系,如图2.5中桥接关系框所示。桥接关系不仅确定业务所需求的知识,还确定对需求知识的情境信息的描述。
当桥接关系确定以后,业务中所涉及的知识就确定了,所以桥接关系在业务和知识之间扮演桥梁的角色。由业务提出知识需求,桥接关系确定需求内容和对内容的精确描述,从知识单元集中找到合适的知识单元,用于匹配某一项业务活动,保证业务的顺利开展。加入知识单元和桥接关系的EPC模型如图5所示。
2.2 领域模板
领域模板主要包括业务过程模型和知识需求接口。EPC业务过程模板是一系列制造企业模式化流程逻辑的描述,主要保存通用的和企业已经建立起来的EPC业务过程模型。知识需求接口是业务单元对知识单元的需求信息,一端连接业务活动,另一端连接知识单元,并包含了桥接关系所具有的内容,如图6所示。知识需求接口根据不同的业务单元提供不同的知识单元,保证业务的顺利进行。
进行知识配置首先面向要求解的问题,业务案例根据上述业务模板采用EPC方法建立其业务过程模型。因为业务单元集和知识单元集之间存在相互依附关系,当某一业务单元被选中时,相当于与其对应的一组知识单元集也被选中。这里的知识单元是相当于对该业务单元所需知识资源的描述。当整个多层次的业务过程模型建立后,该业务过程模型对知识资源的需求也就确定了。之后形成知识需求接口,提出知识资源配置服务的请求,业务建模层面的任务完成,即要求进行资源配置的对象已经准备完毕。图7为完整的某零件加工业务过程模型。
为了达到满足业务过程与企业知识需求的要求,在构建和维护模板库的过程中有以下一些基本要求:
(1)模板库数据适时性。要保证模板库数据对业务过程管理系统的模板库数据的适时响应。如果业务过程管理系统的模板库数据更新或修改,需求建模系统的模板库应该及时保持相应更新或修改。
(2)自动清除无用模板。有些业务过程模板已经不在使用,模板库应该及时清除。
(3)良好的兼容性。模板库应该能保存异构的业务过程模型。
2.3 应用模型
领域纲要和领域模板准备完毕后,相当于系统元模型已经确立,应用模型是元模型的实例化数据。应用模型包括业务实例化规则和知识映射,业务实例化规则是指业务过程模板在实际应用中的转化指示和规则;知识载体匹配是根据领域模板中的知识需求接口,找到具备所需知识,并能够完成特定任务的知识载体。
基于EPC业务案例的解析建立业务过程模板,并形成知识资源配置方案后,把业务过程模型分解成逻辑相连且不可分割的业务活动链(如图8所示)后,即开始进行真实的知识资源实例化过程。因为所形成的知识配置方案中,只是描述知识需求,并未落实到真实的具备知识的业务执行者,因此需要为每个业务活动找出该活动所需的一些相互协作的知识载体(完成业务活动的人、一个团队或一个工具)。实例资源载体的映射完成,并被预加载(验证资源载体的可用性)后,真正的资源配置服务完成。这样就建立了业务活动与知识载体的映射关系,实现了业务活动对知识载体的绑定。
2.4 应用平台
业务实例化形成应用模型后,实际操作由应用平台完成。应用平台由工作流系统和知识需求模型构成。图9所示为经过扩展后的工作流过程元模型。该模型引入一个新的元素:知识需求。知识需求是指角色为完成特定活动而对有关知识的需求。知识属性中的时间约束与业务活动执行中的时间约束相关联,以实现与活动执行相同步的知识服务。
扩展后的工作流过程元模型为业务过程控制和知识配置的结合提供了基础。该元模型能够描述参与人员在执行活动过程中的知识需求和知识配置机制,以提供完成活动所需要的知识及帮助。同时,业务活动信息为知识需求和知识配置提供了可利用的情境信息,保证知识服务的质量。图10为工作流模型的具体执行过程。
业务过程在工作流系统执行过程中,可能还会提出计划外的知识请求,这时可返回到领域模板中进行知识资源的追加。业务过程执行完成后,该业务案例被提交到业务案例库,实现业务领域纲要、知识领域纲要和桥接关系的动态更新。同时,专家组会对案例执行情况进行评价,修改和完善资源配置规则或业务过程模板,为下次的资源配置服务做准备。
3 实例与结论
根据上文提出面向知识配置的特定建模方法,笔者设计了如图11所示的面向知识配置的K-DSM系统原模型。包括:单元集解析层、业务建模层、知识配置层和业务运作层。其中,单元集解析层主要负责单元集合桥接关系集的构造;业务建模层主要实现业务过程建模并加载知识需求接口;知识配置层主要确定知识配置方案;业务运作层负责业务活动的执行。
知识建模子系统与业务过程建模子系统中的业务过程建模工具可形成知识单元集合和业务单元集,对应特定领域建模框架中的领域纲要。业务过程建模子系统中的业务过程模板工具形成了框架中的领域模型,经过知识需求接口加载,待知识网络建模子系统和知识配置子系统对知识进行评价和配置之后,形成了框架中应用模型。最后工作流子系统执行知识配置完毕后的业务过程,新的业务案例提交到企业案例库中,实现知识配置的反馈。
本文通过深入分析面向知识配置的领域概念,基于DSM方法论,提出了K-DSM框架。并从领域纲要,领域模板,应用模型,工作流模型4个方面详细阐述了面向知识配置的领域建模过程,最后提出了基于K-DSM的系统原模型。
不仅实现了对业务和知识全面、统一的描述和管理,也通过知识配置的反馈作用,实现了企业案例库和知识库的动态更新,满足企业案例库和知识库日益膨胀和复杂化的管理需求。
参考文献
[1]KINGAW,ZEITHALMCP.Measuringorganizational knowledge:a Conceptual and Methodological framework[J].StrategicManagement Journal,2003,24(8):763-772.
[2]LENAT D B,GUHA R V,PITTMAN.Cyc:to-ward programs withcommonsense[J].Communications of the ACM,1990,33(8):30-49.
[3]王生发,顾新建,郭剑锋,等.面向产品设计的知识主动推送研究[J].计算机集成制造系统,2007,13(2):234-239.
[4]杨洁,杨育,王伟立,等.基于粗糙集的产品协同设计知识推送方法研究[J].中国机械工程,2009(20):2452-2456.
[5]杨剑军,战洪飞,黄利民,等.基于业务流程的知识模块化分析[J].科技与管理,2009(6):36-38.
[6]KINGSTON J,MACINTOSH A.Knowledge management throughmulti-perspective modeling:representing and distributingorganizational memory[J].Knowledge Based Systems,2000,13(2):121-131.
建模资源 篇8
目前, 各国已开始或者计划进行新一代移动通信技术 (4G及其演进) 的研究, 争取在未来移动通信领域中占有一席之地。随着技术的发展, 协作通信成为当前热门的研究课题, 而资源分配则是协作通信的关键技术。协作通信 (Cooperative Communication) 主要是指小区间的协调处理, 一般包括同构网络/异构网络的干扰协调、多点发射 (CoMP) 协调、中继系统 (Relay) 等。未来的网络将是一个异构网络, 特别针对热点 (hotzone) 、室内 (inhome) 进行高速覆盖, 将会衍生pico-cell、femto-cell等新的小区类型。再加上不同的无线接入技术 (Radio Access Technology, RAT) 形成的小区, 将构成一个各种小区协调工作的复杂网络。协作通信处理的是整个复杂无线网络的性能优化。
复杂无线网络的协调带来的首要问题就是干扰抑制。新一代无线通信系统基本都采用正交频分复用 (OFDM) 、多天线技术 (MIMO) 提高频谱效率, 但由于小区边缘受到的干扰较大, 所以小区边缘的频谱效率仍然比较低, 这是新一代无线通信系统的主要瓶颈。在复杂无线网络中, “系统”级别的干扰抑制往往采用资源分配技术来解决。几乎所有的资源分配问题都归结为带约束的优化问题。从数学的角度理解, 无线网络的干扰抑制即资源分配可表述为在一定约束条件下对目标函数求极值的最优化问题。在多小区协作通信中, 资源分配问题将是一个复杂的大规模多维度的最优化问题。
1 国内外研究现状
无线网络的资源分配问题是目前国内外通信技术研究的热点课题之一。例如, 在ICIC中采用频率资源分配来抑制小区间干扰 (软频率复用) ;在e ICIC中采用时间资源分配来抑制小区间干扰 (例如ABS) ;在CoMP中采用空间资源分配来抑制小区间干扰 (例如JP) 。
非协作通信中, 针对一些设计问题已经建立了比较成熟的优化模型和算法。文献[1]中针对波束成形问题提出了基于凸优化的设计算法, 将问题表示为二阶锥规划 (SOCP) 问题。文献[2]中基于Schur-凹和Schur-凸函数的统一架构, 提出了在不同设计标准下对于多载波的MIMO信道发射-接收波束成形的联合设计方法, 使用凸优化架构将设计问题公式化。但在协作通信中, 涉及的维度多, 问题规模较大, 最优解通常难以求出。如果不归结为具有某些特殊性质的优化问题, 在理论上可能不存在全局的最优性条件。例如对于上述的多小区协作通信优化问题, 即使固定其它参数只对功率进行优化, 这个问题也不是凸优化问题, 很难找到解析最优解。
实践中处理该问题的一种策略是对原问题作近似模拟。利用最优化理论, 对原优化问题的目标函数及约束条件采用某种程度的近似, 或用数值方法对原来难以解析表达的函数作逼近, 从而将原问题变换为容易解决的新的优化问题。文献[3]中, 在低信干噪比 (SINR) 的假设下对系统香农容量表达式进行了近似。将每条链路的容量与信号功率、干扰功率间的准对数关系 (log (1+SINR) ) 近似为线性关系, 从而将整个系统和容量的优化问题转化为可解决的凸优化问题。在高SINR时, 文献[4][5]将每条链路的容量与信号功率、干扰功率间的准对数关系近似为严格的对数关系 (log (SINR) ) , 将和速率 (Sum Rate) 优化的问题转换为凸优化问题, 则可用几何规划 (Geometric Programming, GP) 的方法求解。
无线通信资源分配问题的一个难点就是如何通过适当的处理将原问题建模为凸优化问题。只要确定问题是凸优化问题, 在理论上就可以保证全局最优解的存在[5]。另一个难点在于虽然可以通过各种处理将问题表述为凸优化问题, 但是由于目标函数、约束条件的复杂性和优化变量规模较大, 求解方法的效率仍难以满足通信系统对实时性的要求。尤其是在多小区协同通信的情况下, 问题的规模要大得多。
为了简化问题, 当前的无线协作通信系统往往还粗化资源分配粒度, 这样做会降低系统对环境的自适应性, 如对频率选择性信道的适应性。而未来通信的进一步发展将会在资源分配粒度加细和系统延迟控制方面有更高的要求。另一方面, 无线通信系统对时延的需求也是苛刻的, 因此这个大规模优化问题必须有快速算法, 并且有较好的健壮性。这样才能既有较短的时延, 又能够实现于FPGA/DSP系统中。
2 模型的建立和求解
无线网络的资源分配问题可以看成是约束最优化问题。目标函数为总体吞吐量最大或最小吞吐量最大 (兼顾Qo S需求) , 这是一个跟时间、频率、空间资源相关的函数 (为了保证时间的连续性, 往往主要考虑频率和空间资源) ;约束条件为可用的资源上限。例如考虑多基站协同通信问题:假设系统中共有N个通信链路, 各链路可以调整的参数相同。第n个链路可以调整的M个参数的集合为同时每个链路自身有K个资源或者速率限制条件, 如果设计目标是最大化整个系统的容量C, 则优化问题可以写为:
参数可以是时隙, 子载波, 子信道, 功率等无线资源, 也可以是调制编码策略, 预编码码字, 分集复用方式等自适应选择方案。实际上各个链路的限制条件也受其余链路参数的影响。可以看到, 要实现这么多维度上的资源和策略的动态调整和协同是十分复杂的, 尤其当系统里收发链路较多即N较大时, 这个问题的最优解难以找到。因此, 建立新一代通信复杂网络中的资源优化配置问题的有效模型, 并设计相关的快速算法, 可在优化资源配置方面提供有效的技术方法, 从而提高频谱利用率, 使系统能在有限的无线频带下传输更高速率的数据业务, 改善每个用户的服务质量 (误比特率或数据速率) 。
2.1 资源分配的连续模型
无线通信中主要的可分配的资源包括时间、频率和空间。在即将制定的4G标准中, 这几个维度的资源有一定的粒度。时间的最小粒度是OFDM符号时间周期;频率的最小粒度是子载波;时间和频率组成的最小粒度是资源元素 (Resource Element, RE) , 往上是资源块 (Resource Block, RB) , 它实际上是一个规范的RE网格, 再往上是资源块组 (Resource Block Group, RBG) ;空间粒度是空分子信道 (Spatial sub-channel) , 支持8个子信道, 在以后标准的演进中子信道数会进一步增加。对这些变量进行建模, 将得到离散的模型。但是离散的模型通常很难求解, 如果能将模型转换为连续分析的, 则可利用多种优化方法来求解。
一种有效的解决方法是通过把资源分配转换成功率分配, 得到连续的模型。功率与信道增益 (包括期望信号和干扰信号) 同时作为SINR函数的变量, 再通过Shannon公式与速率结合起来, 这样就形成连续的数学问题, 可以用连续函数的优化方法求解。这里主要的变量是速率、SINR、功率、信道增益。各个信道的功率作为优化变量是耦合的, 因此这个优化问题比较复杂, 需要最优化理论。常用的模型主要有三种:速率自适应模型, 目标函数是和速率最大, 约束条件是功率限制;余量自适应模型, 目标函数是和功率最小, 约束条件是各信道的SINR大于某个阈值;公平性模型, 目标函数是最差信道的SINR最大, 约束条件是功率限制。
在OFDM系统中, 往往为了简化处理, 只做频率域的分配, 又称为子载波的功率分配。对于速率自适应模型, 由于Shannon公式是凸函数, 此问题是凸规划问题, 可以通过注水法来求解。
当采用多天线技术后, 引入了空间资源, 空间子信道 (波束, beam) 的产生往往要通过发端对信号进行预编码。此时优化变量就包括了预编码器。在文献[6]中建立了预编码器为优化变量的余量自适应模型和公平性模型, 并且分析得出它们属于二阶锥规划 (SOCP) 。
为了简化问题, 往往通过某种准则来先给定预编码器, 再利用优化方法进行子信道的功率分配, 这样的优化方法是次优的。这种准则包括零化干扰的迫零 (ZF) 预编码器和线性均方误差最小 (MMSE) 预编码器。简化为功率分配后, 协作通信系统的资源分配也可以采用上述模型来求解。
2.2 近似的低复杂度模型
协作通信的资源分配导致问题的复杂度大幅度上升。第一, 为了提高优化性能, 需要三个维度 (时间、频率、空间) 或者两个维度上同时优化。这引起了函数特性的变化, 需要改造模型或者使用更先进的数学工具。现在的处理方式是分别在一个维度进行处理, 例如ICIC在频率维度、eICIC在时间维度、CoMP在空间维度。同时在三个维度上处理能带来性能的大幅度提高。这几种方式之间的联合优化还在研究中。第二, 当协作小区个数较多时, 优化资源分配问题的规模大幅度提高。这可以看作是大规模的优化问题。
在协作通信系统中, 无线资源分配算法研究中所面临的主要矛盾是系统性能和算法复杂性之间的矛盾。工程中提出的很多设计问题如速率自适应问题、边值自适应问题和公平性问题的最初形式往往是非常复杂的优化问题, 如非线性非凸问题或NP-难问题, 通常较难求解。处理这些问题的一种常见策略是进行数学处理以便使其转化为诸如凸优化问题等有较好性质的问题。另一种思路是将原问题限制在某些假设下, 或放弃最优解转而简化模型求次优解。因此, 必须以对所研究的问题的理论分析为基础, 分析清楚影响算法性能的主要因素和次要因素, 剔除次要因素, 建立高效的低复杂度模型, 在简化复杂性的同时保持较好的性能。
在非凸全局优化问题的求解中, 预处理技术常扮演着一个重要的角色。对一些复杂的数学规划 (如几何规划、广义线性规划、半定规划等) 问题, 在某些特定情况下, 可以通过固定某些变量、变换变量、紧界等方法先进行预处理, 把一些表面上看似复杂的问题转化或简化成凸规划, 甚至是线性规划问题, 也即在可行域内寻找光滑的凸最优化问题来近似代替它, 并且从理论上证明两者是等价的, 有相同的解, 从而将问题转化为一般的光滑凸最优化问题求解, 使问题的求解变得方便。
尽管Max-Min公平性和比例公平性是对于资源分配的两种完全不同角度的考虑, 但在数学形式上, 它们却可以统一为一种形式, 而且比例公平性模型的复杂度要比Max-Min公平性模型的复杂度小得多。从结构来看, Max-Min公平性是非线性优化问题, 采用传统的凸优化的方法, 计算量非常大, 可转化为几何规划问题求解;而比例公平性模型则可应用协作博弈论来寻求解决的办法。
在某些特殊情况下如多用户和容量 (所有用户的速率权值一样) 的优化问题, 有文献已经提出了非常有意义的多用户注水迭代算法, 这种方法充分利用了原始优化问题的结构, 利用矩阵理论和凸优化理论快速迭代求解。但是这种和容量模型对于实际系统来说没有太大的意义, 因为实际系统中不同用户位于网络中的不同位置, 采用相同权值的做法会导致网络边缘用户的传输速率得不到保证, 所以应对长期传输速率比较低的用户给予较大的权值以提高该用户的传输速率。在引入权值后, 采用加权和容量的准则, 不同用户速率的加权体现了用户的优先级, 优先级越高, 用户速率权值越大, 反之亦然。对于这种情况下的调度策略以及用户速率分配策略, 可利用和容量的最优化算法来解决。
另外, 可以采用自主协同的分布式算法。这些分布式的算法不需要知道全局的信道信息, 只需要知道本小区内的信息, 同时通过多个小区之间的少量信令交流达到彼此协作、优化系统容量的目的。这些算法首先是自主的, 因为每个小区或者每个基站并不依赖于一个强大的调度器来给出当前自己的功率分配或调度方案, 完全可以根据当前本小区的情况和邻小区的信令来进行当前的功率分配和调度。
2.3 效用函数模型
在无线网络中, 资源分配问题也可以建模为网络效用最大化 (Network Utility Maximization, NUM) 问题, 应用效用函数来描述用户占用一定资源后所产生的效应值。使用适当的效用函数, 可以使优化问题的目标函数具有良好的性质。效用函数一旦定义, 在某种意义上优化问题的最优解就确定了, 即不同的优化目标会带来不同的解。在优化模型的预处理中, 使用效用函数也是一种常用的方法。另一个非常有意义的问题是反过来从仿真结果逆向优化效用函数。
3 结语
新一代移动通信技术系统的主要特点在于各种技术如多载波技术、多址技术以及协作通信技术的综合应用。这些技术的应用, 将使得下一代移动通信系统能够实现更高的传输速率、更大的系统容量以及更好的服务质量。复杂无线网络中的干扰抑制问题通常采用资源分配技术来解决。本文在分析了国内外关于无线网络的资源分配方面的一些研究成果后, 提出了在新一代小区协作通信的资源分配问题上的研究模型以及求解思路。
新一代无线通信系统是一个异构系统, 多种业务并存。因此, 面向用户的QoS需求进行无线资源分配十分重要。在协作通信中, 研究如何将频率和空间资源合理地分配给各种业务, 设计最佳的协作资源分配策略是必要的和非常有意义的。这将是今后几年中关于新一代协作通信技术的研究热点。
摘要：资源分配问题是新一代通信技术中的研究热点。在多小区协作通信中, 资源分配问题是一个复杂的大规模多维度的约束最优化问题。文章给出上述问题的一些优化模型诸如连续性模型、低复杂度模型和效用函数, 并给出如何求解这些问题的一些数学方法。
关键词：协作通信,资源分配,连续模型,低复杂度模型,效用函数
参考文献
[1]Gershman, A.B., Sidiropoulos, N.D., Shahbazpanahi, S., Bengtsson, M., Ottersten, B., “Convex optimization-based be-amforming, ”IEEE Signal Processing Magazine, vol.27, No.3, pp.62-75, 2010
[2]Palomar, D.P., Cioffi, J.M., Lagunas, M.A., “Joint Tx-Rx beamforming design for multicarrier MIMO channels:a unified framework for convex optimization, ”IEEE Transactions on Signal Processing, Vol.51, No.9, pp.2381-2401, 2003
[3]Bedekar, A., Borst, S.C., Ramanan, K., Whiting P.A.Yeh, E.M., “Downlink scheduling in CDMA data networks, ”Proc.IEEE Glob Telecom Conf, IEEE Press, Dec.1999, pp.2653-2657
[4]Qiu, X., Chawla, K.“On the performance of adaptive modulation in cellular systems, ”IEEE Trans.on Comm, Vol.47, No.6, pp.884-895, 1999.
[5]Chiang, M., “Geometric Programming for Communications System, ”Found.Trends Commun.Inf.Theory, Vol.2, pp.1-156, 2005
[6]Nesterov, Yu., “Introductory Lectures on Convex Programming, ”Kluwer, Boston, 2004.
建模资源 篇9
关键词：UML,审核流程,教学资源,工程训练
自2010年我校工程训练课程被评为国家级精品课程后, 中心更加注重教学过程管理、质量监控管理等信息化建设进程的不断推进。针对实验、实践课程量大面广的教学特殊性结合工程训练教学过程的特点, 中心迫切需要建立一个适合于工程训练实践教学的教学管理平台 (EMIS) 。通过这个支撑平台, 可全程记录教师教学、学生学习、教务管理、教学保障、督导督学、多方评价等教学全过程, 从而达到规范课程教学过程, 保证教学质量的目的。
该文以教学过程管理中教学文件审批流程为例来针对工程训练教学管理的特点, 系统需求定义、系统分析和系统设计等各个阶段利用统一建模语言UML (Unified Modeling Language) , 有助于提高开发效率、降低开发风险, 设计出更好的体系结构[2]。
1 UML简介
UML (Unified Modeling Language) 是一种用可视化方法对软件体系结构进行描述、实施和说明的标准建模语言。UML是由Booch、Jacobson和Rumbaugh发起, 在Booch表示法、OOSE方法和OMT方法的基础上, 广泛征求意见, 集众家之长, 反复修改而完成的。
UML进行分析设计时主要使用3种模型:1) 功能模型:站在用户角度描述系统的功能, 即系统应该“做什么”, 用用例图来表示2) 静态模型:主要描述类之间的关系属性和操作, 即在功能模型中描述的功能“由谁来完成”, 用类图和对象图表示;3) 动态模型:描述上述定义功能“如何完成”, “多久时间完成”, 包括对象的事件序列、状态和操作, 主要用顺序图、合作图、状态图和活动图来表示。其中功能 (用例) 模型是系统的核心, 它驱动着其他模型的开发。下面采用最新版本Rational Rose2003为建模工具来分析设计中心教学文件审核审批流程模型。
2 用户需求分析
2.1 工程训练文件审核业务流程分析
2.1.1 教学文件类型分析
根据调研分析, 工程训练中心教学文件主要类型如下:
教学文件:1) 教学大纲;2) 教案;3) 课件;4) 作业;5) 考试习题;6) 教学素材 (参考资料、参考书籍、网站资源、视频资源等)
2.1.2 流程参与对象分析
工程训练中心目前有培训工作15门, 其中12门实践操作课程、3门专业课堂课程;现场课共有30多位。每门课程约有2~5位现场指导教师。以下为工程训练中心教学组织各角色教学职责定义:
教师:现场培训教师。负责现场教学指导, 登记学生的考勤与实训成绩;
教学组组长:工程训练目前15门课程, 其中12门实践操作课程、3门专业课堂课程;共设13个教学组。教学组长的职责是负责教学资源在小组内的分配, 负责本教学组的教研及课程策划;根据教研室给出的培养计划以及教学大纲, 具体实施教学计划。
教研室成员:中心的教研室成员主要由专业教师以及高级职称教师组成。负责组织教材、课程大纲、教案的编写及审查等工作;定点负责工程训练各教学小组的教学工作。
教研室主任:负责教研室成员工作分配、教学任务的审核;
教学办秘书:根据学校的教学计划和中心的课程标准, 制定教学计划, 负责协调与教研室、教学评估与监督委员会及各教学课程小组的工作;
教学办主任:负责教学办工作的审核与审批;
教学评估与监督委员会:一般由领导、教师代表、校内或校外专家等成员组成。其负责教师评教、学生评教、新上岗教师资质认证等工作;负责教学文件的质量监控、评测工作;
中心主任:负责中心全面工作, 负责中心教学文件的最后审批;
工程训练教学组织机构如图1所示。
2.1.3 文件的审批流程分析
根据中心对教学文件审核流程的管理, 文件的审核流程分为两大类:1) 教学大纲、教案的审批流程2) 教学资源的审核流程
1) 教学大纲、教案的审批流程
教研室成员编制或修订工程训练各课培训工种的教学大纲;
教师代表会签 (如果课程老师人数≤3人, 会签人数为教师数量;若课程任课教师>3人, 会签人数为3;会签只要有1人不批准, 就返回修改) ;
教研室主任审核; (若为新的版本号如1。0版本、2.0版本等则启用后续D、E流程;若为修订版本:如1.1版本、1.2版本、2.1版本、2.2版本等教研室主任审核通过后就直接发布;若不通过则将修改意见作为拒绝原有返回至A环节重新走。编制者将根据修改意见修改文件。)
教学质量评估委员会代表会签; (一般会签代表为3人;若不通过则将修改意见作为拒绝原有返回至A环节重新走。编制者将根据修改意见修改文件。)
中心主任审批; (或委派审批)
发布。
2) 课件、作业、试题库审批流程
教师编写教学文件 (课件、作业、试题库等其他教学素材) ;
课程组长审核; (若新开课程, 组长审核通过后启用CD流程;否则直接发布结束。)
教研室主任审批;
发布。
3 画用例图做顶层分析
用例图用来做顶层分析, 以确定在整个系统中有多少个工作流, 每个工作流有哪些参与者以及它们与相关的工作流之间的关系, 在工作流数学描述中说明的参与者和工作流的相关属性都可以设置;用用例图来表示工作流的参与者与工作流过程之间的关系, 一个工作流可以作为一个用例, 其中一个工作流可以有多个参与者, 一个参与者也可以与多个工作流相关联。
4 画活动图描述工作流的执行过程
活动图是用来捕捉用例的活动, 使用框图的方式显示动作及结果。活动图着重描述操作 (operation) 以及用例实例或对象中的活动。
活动图可用作如下目的:
描述对象内部的工作;
显示如何执行一组相关的动作, 以及这些动作如何影响它们周围的象;
显示用例的实例如何执行动作以及如何改变对象状态;
说明一次活动中的人 (角色) 、工作流组织和对象是如何工作的;
教学文件审核审批活动图 (图3、图4所示) 。
中心的教学文件审核审批流程:
课程教学大纲是根据教学计划的要求, 课程在教学计划中的地位、作用, 以及课程性质、目的和任务而规定的课程内容、体系、范围和教学要求的基本纲要。工程训练中心严把教学质量关, 要求任何对外发布的教学资源都有一定的审核流程, 并且保证审核过程责任到人。下面就以教学大纲编制审核流程、教学资源上传审查流程, 以及中心教务管理流程为例介绍运用uml建模过程。
由教研室成员讨论并负责编辑或修订工程训练各课培训工种的教学大纲, 交与该课程教师代表查阅, 若符合要求, 经过教研室主任审核, 若教学文件不是修订版本, 则还需由教学质量评估委员会代表会签;修订版本的文件无需会签直接由中心主任审批发布。
教学资源上传审核流程:
课程网站的教学资源如课件PPT、课后习题、测试题、素材、参考资料等文件由任课教师编制、由课程组长审核。若课程为新开课程则需要教研室主任审核审批, 否则直接发布。具体审核流程活动图如右图4。
5 画状态图表示执行时的状态变化
一个对象从产生到结束, 基本都会处于一系列不同的状态。状态影响到对象的行为。当对象的状态有限时, 就可以用状态图来建模对象的行为。状态图显示了单个对象的生命周期。
图5以“教学文件审核审批过程”模块为例, 分析了教学文件审核审批的业务流程中的状态与状态之间的迁移。
6 画时序图表示工作流活动实例的状态变化
UML的交互图是用于对系统的动态方面的建模, 交互图有分为时序图和协作图。其中时序图描述了对象之间传递消息的时间顺序, 用来表示用例中的行为顺序, 强调消息时间顺序的交互图。
图6以教学资源上载审核流程为例来描述对系统动态行为建模时, 是如何按照时间展开信息的传送的。
7 总结
UML对系统模型的表达能力超过了以往任何一种面向对象的分析和设计方法。它采用一整套成熟的建模技术, 广泛地适应于众多应用领域。本文通过对工程训练教学过程管理中的教学文件审核审批业务流程的设计和分析可以看到, UML模型可以帮助开发人员与用户更好地交流, 使开发流程变得更加的清晰, 降低风险。采用UML建模技术创建的信息管理系统有利于保证系统的规范性、稳定性和实用性。从中也可以体会到使用统一建模语言UML开发管理系统的方法和步骤。
参考文献
[1]UML基础与ROSE建模案例[M].北京:人民邮电出版社, 2007.
[2]李宜蔓.基于_NET2_0和工作流技术的实践教学管理系统的设计与实现[D].华东交通大学, 2006.