企业新一代管理软件平台化架构研究--以业务基础软件平台和统筹模型驱动方法为例

本文着眼于新一代管理软件平台化架构的创造性设计,并提出了满足企业信息化随需应变(On Demand)的开发方式,即“统筹模型驱动方法”(OMDA),旨在突破传统编码式开发模式因为体系架构与开发方式制约而导致的缺陷。新一代平台化架构包括业务基础平台(BFS)架构与统筹建模自动化方法两部分,是两者的有机结合。新一代平台化架构取代了传统开发模式,可直接通过业务基础平台执行业务模型,以此适应企业快速变化的业务与应用需求,旨在为管理软件供应商及企业管理信息化开发与应用提供有价值的参考。

自愈软件系统模型驱动的设计与实现方法

针对自愈软件系统设计过程中功能层与自愈层交织所带来的设计复杂性问题,提出一种以故障模型为中心的系统设计与实现方法。所给出的方法能够将系统功能层与自愈层隔离,使得它们设计与实现相对独立,并根据系统特点在不同阶段通过故障模型加以耦合,这种松耦合方式有利于降低系统整体设计的复杂性,并提高系统可配置性、可重用性以及可维护性。

基于模型-数据融合驱动的频率响应分析方法

综合考虑基于模型驱动以及数据驱动的电力系统频率响应分析方法在实时应用中存在的计算速度、计算精度及泛化能力等方面的矛盾,提出了一种基于模型-数据融合驱动的频率响应分析方法。该方法在建模过程中,选取系统频率响应模型作为基于模型驱动的频率初测模型,对系统的频率响应动态过程进行初步预测;选取由粒子群算法优化参数后的极限学习机模型作为基于数据驱动的频率修正模型,对初测频率响应进行误差修正。在保证计算速度的前提下大幅提高计算精度,同时减少模型对样本数据的依赖程度,提高融合模型的泛化能力。通过WSCC 3机9节点测试系统进行仿真算例的设计与分析,验证了该方法可以快速准确地计算扰动后的电力系统频率响应动态过程,并具有良好的泛化能力,可为电网的调度控制提供辅助决策,以防止系统出现频率崩溃事故。

模型驱动武器装备体系设计方法

结合现有模型驱动的系统设计方法，提出了由能力需求分析、黑盒分析和白盒分析三个基本步骤组成的模型驱动武器装备体系设计方法。该方法集成了DoDAF建模框架，实现了体系结构建模与系统工程流程的结合。探索了SysML语言在体系层次的建模能力，主要是SysML块图在物理体系结构设计和需求图在需求跟踪中的建模能力。以一个新型装甲装备体系设计的例子详细说明．模型驱动武器装备体系设计的整个流程，验证了该方法的可行性。

基于模型驱动的航电系统安全性分析技术研究

针对综合化航空电子系统安全性分析存在的失效模式完备性和动态失效问题以及数据一致性问题,将航电系统分为3个层次:应用操作层、功能层和资源层,采用形式化方法分别对每个层次进行建模,利用模型转换技术实现3个层次之间的语义转换,确保语义的一致性。利用Event-B语言对系统应用操作和功能层建模,实现对应用操作模式完备性的检查,利用AltaRica语言能够对系统的异常行为建模,实现对系统动态失效问题的分析。以飞机自动飞行控制系统为例,利用Event-B建模工具Rodin实现对应用操作模式的分析,借助基于AltaRica语言的SimFia工具对其安全性进行分析,结果验证了所提方法的有效性和实用性。

基于SysML的模型驱动武器装备体系结构设计与分析

随着武器装备体系规模、复杂度的不断膨胀,模型驱动的体系结构设计方法成为解决复杂系统开发的研究热点。选择SysML(Systems Modeling Language)作为建模语言,提出了一种由三个基本步骤(能力需求分析、黑盒分析和白盒分析)组成的模型驱动体系设计方法,探索了SysML在体系层面建模的应用,并针对当前SysML建模工具在仿真可视化与系统分析等能力上的不足,将建模工具与仿真分析工具进行集成,共同完成武器装备体系结构的设计与仿真分析。

基于模型驱动的航电系统安全性分析

针对综合化航空电子系统安全性分析存在的失效模式完备性和动态失效问题以及数据一致性问题,将航电系统分为应用操作层、功能层和资源层3个层次,采用形式化方法分别对每个层次进行建模,利用模型转换技术实现3个层次之间的语义转换,确保语义的一致性。利用AADL语言对系统应用操作和功能层建模,实现对应用操作模式完备性检查,利用AltaRica语言对系统的异常行为建模,实现对系统的动态失效问题分析。本文以飞机自动驾驶系统为例,利用AADL建模工具Osate实现对应用操作模式的分析,借助于基于AltaRica语言的Sim Fia工具对其安全性进行分析,结果验证了所提出方法的有效性和实用性。

一种模型驱动的可视化生成系统

随着可视化与可视分析需求的增加,可视化开发所需的总成本不断提高.模型驱动的开发方法能够提高软件开发的效率,但在可视化开发中并没有发挥应有的作用.在此背景下,给出DVDL(data visualization description language)——一种模块化、层次化描述的可视化描述语言,利用DVDL可以对组成可视化的各个部分进行不同抽象层次上的描述.在DVDL基础上,给出一种模型驱动的可视化生成系统DVIZ(data visualization).该系统通过数据源选择、可视化配置、发布与分享这3个步骤以及所见即所得的配置,实现可视化的快速生成;系统支持多可视化图形之间的交互与关联配置;并且该系统基于Web开发,支持多种社交平台,易于分享与传播.

模型驱动的大数据流水线框架PiFlow

复杂流程的大数据处理多依托于流水线系统,但大数据处理的流水线系统在易用性、功能复用性、扩展性以及处理性能等方面存在不足。针对上述问题,为提高大数据处理环境的构建与开发效率,优化处理流程,提出了一种模型驱动的大数据流水线框架PiFlow。首先,将大数据处理过程抽象为有向无环图;然后,开发一系列组件用于构建数据处理流水线,并设计了流水线任务执行机制。同时,为规范和简化流水线框架的描述,设计了基于模型驱动的大数据流水线描述语言--PiFlowDL,该语言以模块化、层次化的方式对大数据处理任务进行描述。PiFlow以所见即所得(WYSIWYG)的方式配置流水线,集成了状态监控、模板配置、组件集成等功能,与Apache NiFi相比有2~7倍的性能提升。

一种SysML模型到AADL模型的自动转换方法

安全关键系统的实现需要通过需求、设计、集成、验证和测试等多个阶段。近年来,模型驱动开发方法逐渐成为安全关键系统设计与开发的重要手段。由于还没有一个建模语言能够支持整个安全关键系统开发生命周期,因此选择集成使用2种广泛使用的标准语言:系统建模语言(SysML)和嵌入式实时系统体系结构分析与设计语言(AADL)。SysML和AADL提供了同一系统的2个不同视图,SysML模型为系统工程师提供了一个系统视图,AADL为架构设计师建立一个较低层次的设计视图,它结合了实现所有功能的硬件、操作系统和代码。提出一种SysML模型到AADL模型的自动转换方法。首先,定义SysML子集SubSysML,主要包括模块定义图(BDD)、内部模块图(IBD)、活动图(ACT)子集和从IBD和BDD扩展的AADL Profile;其次,定义SubSysML到AADL的转换规则并设计转换算法;然后,对生成的AADL初始模型进行精化;最后,使用EMF框架技术实现SubSysML到AADL的模型转换工具并通过雷达案例验证所提方法的有效性。

基于限定中文自然语言需求的SysML模型自动生成方法

模型驱动开发方法逐渐成为安全关键信息物理融合系统(safety-critical cyber-physical system,SC-CPS)设计与开发的重要手段.然而,安全关键信息物理融合系统需求往往是通过自然语言描述的,如何自动化或半自动化链接自然语言需求和基于模型驱动的系统设计与开发过程是目前面临的重要挑战.面向安全关键信息物理融合系统,提出基于限定中文自然语言需求的SysML模型自动生成方法RNL2SysML.首先,为了降低自然语言需求表达的二义性,提出一种结构化的限定自然语言需求模板进行需求规约,并通过基于人工智能的(AI)安全关键信息物理融合系统术语提取和推荐方法,对系统需求中的领域术语和数据字典加以自动提取,提高限定自然语言需求规约工作的自动化程度.然后,给出限定自然语言需求规约到SysML系统设计模型的转换方法.最后,基于开源工具Papyrus对所提方法进行了原型工具实现,并通过航空领域的飞机空气增压系统(airplane air compressor system)案例验证了方法的有效性和实用性.

舰载作战系统数据集成设计与度量方法

数据集成在作战系统体系结构的设计中处于核心位置,在系统集成堆栈中具承上启下的作用。接口设计是作战系统集成设计的重点,应尽量减少两两之间的成对接口和专用数据格式,以实现数据集成方式从点对点向总线的转变。首先开展基于XML的作战系统数据建模,开发辅助设计软件,建立元数据注册库;然后采用模型驱动的方法,以数据模型为中心进行数据集成设计和体系结构度量。选取了分系统数量、节点数量、接口数量、信息单元数量和作战流程环复杂度等5个定量指标,并通过衍生指标评估作战系统体系结构的特征。数据模型驱动的开发能够支持快速生成仿真系统,可为下一步基于仿真的效能评估奠定基础。

基于MDE的AADL构件组合兼容的方法

实时嵌入式系统建模语言—体系结构分析与设计语言AADL是一种基于组件的半形式化建模语言,当AADL构件模型进行组合时,因为一些交互活动的序列不匹配从而导致构件组合行为不兼容,提出了一种基于模型驱动方法 MDE的AADL构件组合兼容方法。利用MDE异构模型转换框架将AADL模型转换至接口自动机IA,利用形式化方法验证IA的兼容性,使用IA Tool构建IA模型的构件兼容运行环境,将构造的环境映射到AADL组件,能够解决AADL构件组合的行为兼容性问题。

自愈软件系统设计与实现方法

针对自愈软件系统功能层与自愈层交织带来的设计复杂性问题,提出系统横向模型驱动设计思想,给出一种以故障模型为中心的系统设计与实现方法。该方法能够将系统功能层与自愈层隔离,使它们的设计与实现相对独立,根据系统特点在不同阶段通过故障模型加以耦合,这种松耦合方式有利于降低系统整体设计的复杂性,提高可配置性、可重用性以及可维护性。通过一个具有自愈特性的捷联惯性导航系统仿真软件的设计与实现,验证了该设计思想与方法的可行性和有效性。

一种基于知识图谱的实时系统语义约束性实现方法

在基于模型驱动方法的实时系统设计过程中,由于源模型到目标模型的语义差异较大,在模型转换过程中难以保证转换前后的语义一致性.针对实时语义体系结构复杂及关系繁琐的特点,本文提出了一种基于知识图谱的实时系统语义约束性实现方法.首先提取实时系统设计过程中的知识实体及关系,构造基于知识实体的本体属性模型,并在此基础上采用图数据库技术实现了实时语义体系的知识图谱.实时语义知识图谱通过对知识实体之间属性和关系的定义,不但可以实现不同建模本体之间严格的语义约束,并且可以实现实时语义的关联、检索和推理,为实时系统模型转换过程中的语义一致性保持问题提供了一个有效的解决方案.

血管造影图像分割方法研究的现状与进展

血管分割能够为计算机临床辅助与可视化诊疗提供关键的结构和病灶信息。由于血管造影图像涉及多种数据模态以及个体化差异和复杂病理,诸多挑战性的问题仍待解决。我们对血管分割的主流方法进行了回顾和分析,并且讨论了血管分割的研究格局和发展趋势,旨在为该领域的进一步研究提供参考。

基于可扩展端口技术的实时领域分层递阶建模方法

在采用模型驱动的开发(MDD)方法对复杂实时系统进行建模设计时,单层的建模方法难以完成对控制系统的清晰和完整描述。针对上述问题提出了一种分层递阶机制的实时多层建模方法,该方法使用可扩展输入端口和输出端口对现有元模型技术进行扩展,采用可扩展标记语言(XML)实现端口的描述,利用基于信道的端口消息传递机制完成不同层模型之间通信。实际实时控制系统建模结果表明,与单层模型相比,分层递阶的建模方法能够有效实现模型驱动设计方法在实时领域内对并行多任务和复杂交互行为的描述,从而提高实时领域模型的可读性和可复用性。

基于MDD的住宅报警系统开发模型分析

应用MDD方法,提出了住宅报警系统开发的模型分析方法,涉及开发过程中需求与分析2个阶段.功能性需求通过用例建模搭建.非功能性需求用自然语言文本表述.系统结构用UML类图建模,系统行为通过状态图描述.建模实践说明,MDD方法是实时和并行控制系统模型分析的有效方法.

基于AADL的航天嵌入式软件Ada代码自动生成方法

模型驱动开发方法逐渐应用于航空航天等领域的安全关键软件设计与实现中。体系结构分析设计语言(Architecture Analysis and Design Language,AADL)是一种标准化的嵌入式软件体系结构描述语言,通过建模、验证以及代码自动生成为安全关键软件的设计与实现提供完整支持。然而,工业界实际代码是运行在具有不同特性的目标平台上的,例如不同的软硬件体系结构和编程接口,而现有AADL代码生成研究主要是通过手工将自动生成的代码集成到平台当中,存在工作繁琐且易出错的问题。为此,本文提出一种基于AADL的航天嵌入式软件Ada代码自动生成方法。首先,给出卫星姿轨控系统的AADL建模;其次,给出AADL到平台相关的Ada代码自动转化规则;最后,给出代码生成原型工具,并对卫星姿轨控系统AADL模型所生成的代码进行航天编码规范检查,并运行在相关仿真环境中,验证了本文所提方法的有效性。

Enterprise modeling method of calculation-independent model level

Aimed at deficiencies in the development and implementation of Enterprise Service Architecture （ESA） software, an ESA software developing mode based on Model Driven Architecture （MDA） is put forward. This mode includes a calculation-independent model （ CIM ）, a platform-independent model （ PIM ）, a platform-specific model （PSM） and a code level. Based on this mode, the modeling architecture of CIM level is presented. CIM here includes a global model, a process model, an information model and an organization model. The modeling elements of global model, process recta-model, information recta-model and organization meta-model are defined in detail and the relationship between them is described. The reflecting relationship between these models is established as well.