UML（统一建模语言）是一种广泛使用的标准化建模语言，它帮助软件开发者在软件开发的各个阶段，如需求分析、系统设计、编码实现和测试等，构建可视化模型并生成文档资料。UML在模拟大型和复杂系统中被证明是非常成功的一项工程实践。自1997年11月UML 1.1成为OMG组织的提案后，UML就成为了软件开发过程中默认的标准模型语言。
UML包括多种不同的模型图，每种图都有不同的抽象程度，并且适用于软件开发的不同阶段。例如，用例图和类图通常用于静态分析，它们关注系统的结构；序列图和活动图则用于动态分析，关注系统的交互行为。组件图和部署图更多地用于代码实现阶段，它们关注系统的部署结构。这些模型图共同构成了一个完整的设计方案，允许开发者以多重视角审视和分析软件系统。
然而，在使用UML进行软件开发时，也面临着一些挑战，主要包括：
1. 协调性问题：不同模型图之间在语法和语义上应该保持一致，以确保整个系统设计的一致性和完整性。
2. 转换和进化问题：模型在细化过程中，必须保持语义上的一致性和协调性，确保软件设计的连贯性。
3. 可跟踪问题：模型的一个变更应该能够反映在系统的其他模型中，保证所有模型图都同步更新。
4. 融合性问题：在软件成品交付前，需要将不同视角下的模型融合为一个统一的整体，同时确保它们能够无缝协同工作。
为了应对上述问题，UML的非形式化语义允许其具有灵活性和可扩展性，以适应不同的开发目的和环境。UML的形式化方法主要分为两大类：转化方法和直接给出语义模型的方法。转化方法是将UML模型转化为其他已存在的形式化语言，如Z、B、VDM等；直接给出语义模型的方法则不依赖于其他形式化语言，而是直接对UML模型进行形式化描述，并提供相应的机制以检查模型间的协调性。
本篇论文在UML形式化使用方面做了研究，尝试通过将UML模型转化到面向对象的描述性语言rCOS的规范形式，构建需求模型和设计模型。在此基础上，作者将状态机添加到模型中，形成了一套由类图、序列图和状态机组成的完整模型。这套模型能够实现模型的融合、精化和代码实现，对于计算机科学和软件工程领域具有重要的理论意义和实用价值。通过rCOS规范的精化计算，能够定义UML模型的协调性精化，确保在精化过程中保留系统的协调性和正确性。而rCOS精化后的模型可以逆向转换回UML模型，支持二次开发和模型驱动的开发方法。
针对UML在考试系统设计方面的应用，文章中提到了将UML应用于计算机网络考试系统的分析与设计，以及基于网络的计算机等级考试系统的UML建模。这表明UML不仅能够用于传统软件开发，也能够用于特定领域的考试系统设计，为考试系统的设计和开发提供了一种可视化的分析工具和建模方法。
UML作为一种图形化的建模语言，具有描述和构建软件系统、并生成文档资料的能力。它适用于需求分析、系统设计、代码实现和测试等软件开发的各个阶段。但是，使用UML也带来了协调性、转换、可跟踪和融合性等挑战。通过形式化的方法可以解决这些问题，提升UML应用的有效性。而rCOS这种面向对象的描述性语言，为UML模型的转化、融合、精化和代码实现提供了一种新的方法论，对于理解和应用UML，尤其是它的形式化语义，提供了重要的参考价值。
