论文研究-模型驱动的产品应用服务建模方法.pdf

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为了将应用服务需求转换成模型,最终指导和实现产品应用服务系统的快速构建,提出一种模型驱动的产品应用服务建模方法。在元对象机制的元模型层建立可拓物元形式化描述与面向对象元模型元素的映射关系,给出UML可拓扩展机制,形成适合描述产品应用服务的可拓UML复合语言;分析产业链业务协作过程中的产品资源与组成服务要素,建立面向产品应用服务的四层模型驱动架构,研究架构的四层驱动模型之间的转换关系;通过案例验证了所提方法的可行性和有效性。
2142012,48(15) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 产品资源元模型的产品功能、结构、知识信息是服务化、服务业务建模以及细化求精、选择变换、映射组 过程元模型的建模依据,服务过程元模型屮的服务合和编译部署等一系列操作转换成异构的产品应用 活动需要引用产品资源元模型中的资源信息,其业服务系统。在将MDA应用到产品应用服务系统构 务流程是产品资源的制造过程,是各种产品资源表建过程中,需要研究针对具体专业领城的建模语言 达、共享、更新的平台和载体。服务过程元模型规定驱动模型和建模机制来作支撑,指导产品应用服务 了应用资源服务行为发生的服务环境、运用的服务系统构建。 工具和遵循的服务规则等信息。组织与软硬件资源 日前基于图论的聚类分析方法、基于PLIB本体 元模型间是相互制约的,软硬件资源是相应组织的的形式化描述方法、基于表达式的本体建模方法、基 管理对象,组织与软硬件资源之间存在管理与被管于Web的表示方法,还没有实现在语义利知识两个 理的关系。 层次建立统一的描述信息模型,尚不能对各种服务 (1)产品资源元模型。产品资源元模型是产品元素及其相可关系进行规范化描述和明确的显示表 全生命周期中所有与产品相关的结构知识过程功达。而驱动产品应用服务系统构建的产品资源全性 等信息资源元素的抽象和集成,是通过对对象资能模型,需要通过相同的结构和语义对产品资源与 源模型树的不同角度数据模型的抽象描述实现的。各服务要素进行抽象和集成描述各组成要素以及 (2)服务行为元模型。服务行为元模型是对服相互关系。该节在MOF元建模机制的元模型层将可 务主体完成一项服务任务所执行业务活动过程的抽拓基元引入统一建模语言,建立了可拓物元形式化 象描是服务过程中不同行为元素的集成,包括服描述可拓变换与面向对象元模型元素的映射关系, 务行为中涉及的服务操作、服务行为发生的环境 实现了产品资源全性能模型的形式化描述和封装 用的服务工具和遵循的服务规则等。 .2.1可拓基元和类 (3)服务过程元模型。服务过程元模型是产品 应用服务过程中所包含的服务活动活动之间的连 可拓学中建立了以物元、事元、关系元为基本元的 形式化描述体系,物元R=(N,c,v),事元Ⅰ=(d,b,L) 中接关系的集成,它定义了产品应用服务系统构建过 程中,采用什么产品资源怎么样为业务活动的实现和关系元Q=(,a,m)统称为基元叫。物元与对象的4 服务以及在此过程中所涉及的组织资源及其相互概念非常接近,物元类可以采用面向对象建模元素 交互关系。 表示成一组具有相同特征对象的描述。而物元可以 (4)组织元模型。组织元模型是参与应用服务表示成一个类的实例,物元变换及其四种基本运算 活动的人员和组织实休、属性和各种关系的抽象描均可表示为作用在该类属性上的操作。 述,可以实例化出企业各种人员、角色、组织结构、权 在UML面向对象建模技术中,MOF采用面向对 限等各种信息和关系。 象技术定义元模型元素,包括类( class)、关系( associ (5)软硬件资源元模型。软硬件资源元模型是 ation)、数据类型( data type)、包 package)等。相应 对产品生命周期内涉及到的具有特定能力能够提供地可拓元模型中,引入物元形式化描述定义模型对象 特定行为的软件资源、硬件资源和服务环境的抽象的物元类 RClass元类(las和关系元类 QClasso 描述。 所有类的定义都由特征元属性定义和可拓变换操作 PRWPM是产品资源元模型、服务行为元模型、定义两部分组成:(1)特征元属性定义主要将物元理 服务过程元模型、组织元模型和软硬件资源元模型论的表示物的性质、功能、行为状态以及物间的关系 的集成,是对所组成的产品应用服务要素及其相互等特征元米定义对象的属性,通过形式化描述对象 关系的描述,它体现了产业链业务与产品应用服务属性,使其具有内部结构和内部结构的可变性。(2)可 的融合,驱动产品应用服务系统的构建。产品资源拓变换操作包括置换( Replacement)、分解( Resolve)、 全性能模型的描述问题是产品应用服务建模中首要增删( Add delete)、扩缩( Enlarge reduce)、复制(Copy) 解决的问题,是进行系统构建的基础。 等操作。产品应用服务需求模型定义服务要素对象 22面向产品应用服务的可拓UML 类中相关定义如下: 模型驱动的产品应用服务是通过模型来指导系 定义1用属性特征元和可拓变换操作分别形式 统枃建过程,采用模型作为系统开发各个阶段的统化描述类的属性和操作,并通过属性特征元的量域 一描述,将系统描述与具休实现相分离,强调系统在形式化描述该类所要满足的一个或者多个规则,则 模型层的统一和同构,通过需求分析、产品资源对象称该类为物元类,可表示为 阴艳超,刘泓滨:模型驱动的产品应用服务建模方法 2012,48(15)215 attribute Characteristicklement, C, V(c 元素来构建一般功能的领域模型,采用EUML提供 RClass (c,) 的业务建模元素构建产品应用服务功能模型,FUML c,V(c) 在元模型层实现了产品应用服务建模语言与UML的 Operation, T 融合,以及UML元模型在语义和语法上的扩展,使得 EUML能够应用于产品应用服务系统的建模;M2 t d ( PASDM)产品应用服务需求模型,是EUML的实例, 定义2用行为特征元和可拓变换操作分别形式 定义了产业链业务的各对象类及它们之间的关联和 化描述类的属性和操作,并通过行为特征元的量域交互行为,包括产品资源类、服务行为类、服务过程 形式化描述该类所要满足的一个或者多个规则,则类关联关系类M1( PRWPM)产品资源全性能模型, 称该类为事元类,可表示为 是 PASDM的实例,定义描述企业具体服务业务的各 behavior_ CharacteristicElement, b, U(b) 元模型对象以及对象属性、行为、关系;MO(PASM) IClass b,, U(b 产品应用服务模型,是 PRWPM的实例,针对某一产 b, U(b 业链服务业务流程,实例化 PRWPM,并选择已构建 的产品应用服务构件来满足特定的PASM。 Operation. T. d Instance of T. d 定义3用关系特征元和可拓变换操作分别形式 MOF M3(MOF Instance of Instance of 化描述类的属性和操作,并通过关系特征元的量域 Instance of 形式化描述该类所要满足的一个或者多个规则,则MLML)LM元核型 EUML PASDM 称该类为关系元类,可表示为: extend mapping Instance of nstance of association_CharacteristicElement, a,, W(a,) MI(model) PRWPM cLass W(a2) Instance of W(a MO(Runtime PASM Operation. T, d T. d 图2面向产品应用服务的EUML元模型架构 具体实现步骤可概括如下: (1)分析特定产业特点,抽象出产业链环境下产 222面向产品应用服务的可拓UML 品资源服务支持业务中涉及到服务元素,以及它们 由于UML才是模型驱动架构( Model driven Architecture,MDA)方法事实上的标准建模语言,具 具之间的关联和交互关系,并采用元建模元素构建产 有非常强的描述能力和扩展机制,但要实现基于品应用服务需求模型。 UML的产品应用服务建模,需要引入新的建模元素 (2)根据产品应用服务需求模型中的各个要素 和语义。物元理论是可拓论的核心,它不仅提供了在服务建模中的角色、作用和使用方法来确定采用 定性与定量相结合的形式化语义,而且成为描述事相应UML构造型表述 物的逻辑细胞,它孕育着从低级到高级,从简单到复 (3)将产品应用服务需求模型屮各服务元素的 杂的可能性,具有内部结构和内部结构的可变性,通属性定义为UML扩展机制中对应版类的标签值 过可拓变换可以描述平行性整体性和变通性的复( AltributeTag),面对丁沙及到语法和语义方面的约束 杂活动。因此,应用可拓物元理论并借助于UML则用对象约束逻辑( Object Constraint Logic,OCL) 模工具,在MOF元模型层进行UML的轻型语言扩来进行形式化说明。 展具有可行性 2.2.3EUML描述的产品应用服务驱动模型 该节在MOF元建模机制的元模型层将可拓基元 PRWPM是一种可拓展的整体模型,从模型驱 引入统一建模语言,使用EUML描述产品应用服务动角度分析, PRWPM抽象了产品资源信息服务的组 驱动模型,可通过MDA建模工具实现。图2所示为织方式和行为,是一科平台无关模型同时也是产品 面向产品应用服务的EUML元模型架构。其中M3应用服务系统构建的驱动模型。本文主要以 PRWPM ( EUMLMM)可拓UML元模型,使用UML固有建模为例对EUML语义支持产品应用服务描述展开闸 2162012,48(15) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 PRWPMProfile 《 metaclass 《 metaclass》 《 metaclass Attribute Class Operation stereotype》( stereotype》 《 stereotype 《 stereotype --《 k stereotype) Stereotype) (stereotype)<stereotype) 《 Stereotype》 《 stereotype》 stereotype》 《 Tagged values,》 ParameterProductResource ServiceBehavior Transformation Calculation AttributeT'ags ID Integer 《 stereotype AttributeObjectDocumentData 《 stereotype 《 stereotype》 stereotype. ame string Method Replacement Type Stri 《 metaclass Attribute String 《 metaclass》 《 metaclass metaclass y Modeldata Index string Principle Resolve And 《 metaclass》 《 stereotype》 Association stereotyp 《 stereotype》 《 stereotype》 StructureData Configuration Add delete Product 《 stereotype》 《 stereotype》 《 stereotype》 《 stereotype 《 stereotype》 《 stereotype. Condition Inverse Option Conflict Coupling Enlarge reduce 《 stereotype》 《 stereotype》 Combination 《 stereotype》 Cop Product resource Service behavion 图3EUML描述的产品应川服务驱动模型片断 述。为实现上述基于MOF的源模型与 UML Profile 表1从MOF源模型到 UML Profile映射规则 之间的映射,将 PRWPM包映射为 PRWPMProfile包, 源模型元类日标模型元类 ML元 如图3所示,定义版类《 Product resource、《 Service PASDM UMLProfile 类根节点 元类 Behavior)来描述MoF形式化模型中的类,它们分别 MOF类 对象类 元类 对应UML基类 Class服务要素对象属性的基本信 行为类 元类 息,包括属性标识、属性名、类型、特征、指标,由版类 交互类 元类 《 Attribute y和标签值《 ttribute Tags)定义。在UML 对象类属性 性 MOF属性 Profile中还定义了三种重要关系《 Inheritance》、 行为类、交互类参数属性 ASSOciation》和《 Dependency》,分别表示继承、关联 MOF操作 变换、运算 操作 叮选冲突、耦合 关系 和依赖关系。此外,还定义了版类《 Transformation》、 MOF关系 服务要素聚合 关系 Caculation》描述MOF源模型中的变换和运算操作, 并确定了这些版类相应的扩展基类。 层体系结构基础上进行了改进。该架构包括可拓统 通过定义源元模型与目标元模型之间的转换规建模语言 EUML元模型、产品应用服务需求模型、 则可以实现两者之间的转换。目前基于MDA的转产品资源全性能模型、产品应服务模型四个建模 换方法主要利用oCL建立源元模型与目标元模型之层次。各层驱动模型之间通过细化求精、选择变换 间的转换规则。MOF源模型与 UML Profile之问转和映射组合完成了从业务模型到实现模型的转换 换的映射规则如表1所示, PRWPMProfile定义了版实现了从服务需求空间到产品应用服务功能空间再 类、标签、关系、操作分别对应 PRWPM中的对象类、到产业链价值空间的映射。其中,产品应用服务需求 行为类、交互类对象类属性、行为类参数以及运算、模型( Product Application Service Demand Model, 变换和各种关系。除了定义版类和标签值以外,转 PASDM)是面向产品应用服务的元模型,是EUML元 换规则还需采用OCL对 PRWPM所包含的语义和约模型的对象实例。 PASDM的建立需要详细了解产业 東在UML中进行规约说明,转换过程可通过转换引链上核心企业及其上下游节点企业业务模型、产品 擎应用转换规则完成。 资源构成,抽取它们的公共特征,分析并表达产品应 用服务信息和过程的对象模型,包括其服务对象、属 3面向产品应用服务的模型驱动架构 性、分类、关联、服务利过程等, PASDM是对 PRWPM MDA建立在MOF元层架构上,模型间的描述表更高层次的抽象描述。 现为上下层模型的实例化关系。本文在MOF通用4 通过分析制造企业与其服务商的协同售后服务 阴艳超,刘泓滨:模型驱动的产品应用服务建模方法 2012,48(15)217 匚爆烂期图」折装动画运动真 三维轻量 化模型 配件结构树 凶11 配件模型 x[继修k1你汽车产品资 配件EOM Refer encina 避件结杨 维护常识 姓修服努过程为 产品应用服务行为 配件離修文档》 1./1 故障形态 匚服务环忼 硬长通「到性口[难多例车 組织 资源 图4面向维修业务的 PASDM 业务模型及产品资源构成,抽取它们的公共特征构 备件三雏模型 气车产品结构树 建 PASDM,如图4所示,它定义了制造企业与售后服 索引号 件名称 务商之间业务交互对象和产品资源对象的描述元 配件信息|樱称 素,以及元素之间的关系和交互行为等。 代 通过对象化PADM利用EUML构建 PRWPM 牛名称 根据图4屮的产品资源对象类进行相关属性、行为的 汽干配件 4细化和配置,实例化出满足售后服务需求的备件结 配件編号 配牛模型浏览 构、备件模型及文档数据模型,并根据服务行为对象 类、服务过程对象类以及在此过程中涉及到的组织 供应商信息 配件名 记件工 和资源对象类,实例化出产品应用服务过程中配件 三维模型浏览、配件可视化定购等服务过程模型,以 联系电话 配牛查 1:*+匹配居中0 及相应过程中的资源、角色、权限、人员组织模型。 系列忙士 系列名称 图5所示为配件三维模型浏览模块的 PRWPM局部。 服务 裂8 名称 示三雏模型 面向产品应用服务的模型驱动架构的四层模型 雏修车型 选择系列O 之间的转换关系如图6所示。其中EUML元模型是 初始化结构树 「企业技卡部 使用UML固有建模元素来构建一般功能的领域模 注 型,采用EUML提供的业务建模元素构建产品应用 也土 服务功能模型,主要包括对象类、行为类、交互类、对 象类属性、行为类参数以及运算、变换和各种关系等 联系万式 联系方式 元素; PASDM模型层是EUML的实例,定义了产业 链业务的各对象类及它们之间的关联和交可行为 图5面向汽车售后维修业务的 PRWPM局部 主要由依据服务需求规划的服务行为和为完成服务程模型以及资源、角色、权限、人员组织模型;PASM 行为获取的产品资源以及服务行为交互中涉及的组模型层是 PRWPMM的实例,针对某一产业链服务业 织、人员、软硬件资源等服务要素组成,主要包括产务流程,实例化 PRWPMM,并选择已构建的PASC来 品资源类、服务行为类服务过程类、关联关系类组满足特定的PASM,主要包括服务业务项实例、服务 织、人员、资源类等建模元素; PRWPM模型层通过对数据项实例、服务行为项实例、服务流程实例等元 象化 PASDM利用EUML构建,是 PASDM的实例,定素,是应用服务系统的服务对象。 义描述企业具体服务业务的各元模型对象以及对象 四层模型转换过程主要包括UML建模工具、模 属性、行为、关系等,主要包括产品结构模型、产品几型管理工具、模型转换器、MDA工具等。其中UML 何模型及文档数据模型,具体服务行为模型、服务过建模工具主要用来建立各种模型;模型管理工具管 2182012,48(15) Computer Engineering and Applications计算机工程与应用 LML元模型 MOF 法层。其中模型驱动的产品应用服务建模的实现位 、 cxtcnd mapping 于构建方法层,解决的关键问题包括: Gene Xus组件 PASDM 与Net开发平台集成、驱动模型的构建、驱动模型的 Describe with MappingRulcs Describe with 解析与转换等。 Eses xModelTransformation 4.1MDA组件与Net开发平台集成实现 PRWPM PASM 对服务系统开发是以Net平台为主体开发环境, Independent of Depend on 将 Gene Xus组件与Net平台集成。首先需要建立 Platform Gene Xus组件与开发平台的协同开发环境,然后编写 图6模型驱动架构的模型转换关系 Gene Xus组件,在Net平台完成 Gene Xus组件运行环 理不同阶段、不同版本的 PASDM和 PRWPMM;模型境的初始化,并调用相应组件,最后在Ne平台完成 转换器主要完成 PRWPM到MDA对象的转换,将图应用系统的编译与运行。整个集成过程的顺序图如 形化模型转换成对应的XML文档;最后将XML描述图7所示。 的 PRWPM导入MDA工具 GeneXus中,绑定特定平4.2驱动模型转换 台属性,建立相应的 PASDM直接生成数据库和应用 由于图形化UML模型与MDA对象语义不 程序代码。 致,无法进行处理和利用,所以驱动模型的转换主要 通过选择XML来实现UML模型信息的传递和数据 4应用实现 交换。首先通过UML建模环境提供的API接口扩展 本文所提方法已应用于成都某汽车集团公司的编程接口对 PRWPM的属性、操作、关联关系进行处 汽车及零鄯件产品应用服务系统的构建实施中。为理,生成基本信息模型,然后借助 XML DOM接口和 了与产业链协作公共服务平台既有系统充分兼容,所定义的DTD转换成可处理的XML文件,具体实现 4产品应用服务系统的构建采用公共服务平台模式作过程和生成XML主体文件如图8所示。 为整体解决方案,以Net开发平台为主开发环境,同4.3系统实现 时集成MDA工具的用户界面组件、业务逻辑组件及 通过分析制造企业与其服务商的协同售后服 知识库创建组件,共冋完成产品应用服务系统的构务业务模型及产品资源构成,抽取它们的公共特征 建。所构建系统实现架构分为5个层次:应用服务界构建 PASDM;通过对象化PADM利用EUML构建 面层、Web服务层、业务逻辑层数据访问层和构建方 PRWPM;然后对 PRWPM涉及元素进行构件化封装 Net平台 Web pane对象 rocedure对象 Transaction对 同始化运行环境Man 创建 WebPage组件 CreatePanel( curity URL LInE using System. He,UIWebControl: WebParts 初始化运行环境Main( us1三 创建 Procedure組件 Create Procedure Gene us program execue execute 显示执行结果 组建的调用,并返回 执行结果 ublic class init- alize 韧始化运行环境Mam ublic static void maia (String args 创建 Transection组件 rcatctrans() execute() 显示执行结果 ModuleHandle context:new ModuleHandle Maincl alic void actionPerErrn 速函数,月Gu甜件 (a) GeneXus组件集成顺序图 (b) GeneXus组件集成实现 图7 Gene xus组件与Net开发平台集成 阴艳超,刘泓滨:模型驱动的产品应用服务建模方法 2012,48(15)219 MDA工具,绑定系统代码语言C#、数据库SQL、网络 dDOM 驱动模型库 XML文件 通讯协议TCPP等特定平台相关属性,将PASM编 译部署生成具体的产品应用服务系统。图9是汽车 DTD规范 产品三维模型浏览实现界面。 所构建系统已用于该公司与其300多家服务商 基本模型信息 模型转换规则Ru的售后维修业务协作过程中,涉及8大维修车系的产 REL 品三维模型展示、维护维修培训、配件可视化定购和 模型转换过程 维修协同交互服务业务。 k/2001/'IMLSciLema 1sLauee amls: xsl=lIly: I/nww w9. us:/2001/[MLSe 结论 针对产业链环境下的产品应用服务系统涉及业 xm牲修对象√/nme 务流程日益复杂、产品资源越来越多、服务功能需求 多样,并需要随着业务流程的变更进行动态改进和 ame标识码(usme 完善的特点,本文将通过模型转换将同构一致的业 务模型转换成最终异构系统的基本思想融入服务系 统的构建过程,着重研究了面向产品应用服务的模 +b时格型号(ne 型驱动架构的描述语言、驱动模型和元建模层次,所 (b)元模型XML主体文件 建立的产品应用服务模型有较好的可操作性和可执 图8驱动模型转换实现 行性,并且能够集成服务交互过程中的产品资源、服 实例化 PRWPM,由产品应用服务构件的优化选择来务行为、软硬件资源、人员组织等服务要素,能够根 满足特定的PASM;最后组合已选定的PASC,并通过据实际服务需求进行拓展,驱动产品应用服务系统 汽车产品结构树 「备件三维模型 爆炸视图 拆装动画运动仿真 三维轻量化 节点名称 节 模型 配件结构树 件信息 《配件模型》 细 《车严品资源 配件BoM 件名称 标 《件结构》 求上器蠶 (Referencing) 维护常识 精 《维修服务过程》 维修服务行为》 《配件修文档》 匚配件模型浏览 供应商信 人员 服务环境 配件名称 硬件资源 软妖修型适: 供应商 +放大O referencing 中0 配件查询 资源 系列代 占 母产晶结构树4三地型自协同呀叫 X共阔 选择系列〔 量会最造 8学部件详细信息 初化结构树O 具车想 从干:310D2010 虎1号 3c=2400:00 零急件名称:后桥总建 选择变换 映射组合 产结构树 产品结构树 按结构树 放大 按名称 匹 居中 选装 诧|「零部件三维模 按BO 按编号 署爆炸视图 零部件信息查询 装配动画展示 爆炸视图生成 |装配动画 运动仿真模拟 共给系统 运动仿真 软件1套件2软件3 产品三维模型浏览 军轮及飘组 产品模型资源 更件1‖硬件2服务环境 软、硬件资源 图9汽车产品三维模型浏览的模型转换关系 (下转232页)

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