虚拟企业集成模型的形式化方法

分享到：

摘要：为开发正确、可靠、基于模型驱动的虚拟企业信息系统，满足虚拟企业对于可伸缩性、可重构性、可重用性以及互操作性的要求，在虚拟企业建模与开发过程中引入形式化RAISE(工业软件工程严格方法)，分析了在虚拟企业组建中应用形式化方法的优点，讨论了RAISE与有着广泛应用的传统IDEF(集成计算机辅助制造定义方法)的结合，并给出了运用形式化方法进行虚拟企业建模的方案。该方法是虚拟企业建模与实现技术的重要研究方向。
关键词：虚拟企业；企业模型；形式化方法；工业软件工程严格方法(RAISE)；集成计算机辅助制造定义方法(IDEF)

　　CIMS的研究与开发正处于企业集成阶段，虚拟企业研究正是这一阶段的重要研究课题和使能技术之一。对于虚拟企业的建立与运作，尤其是在作为其基础与要素的虚拟企业模型以及相应的信息系统实现问题上，还不存在成熟的理论、方法与规范。本文应用形式化的工业软件工程严格方法(RAISE)与集成计算机辅助制造定义方法(IDEF)相结合的手段建立虚拟企业模型，并探讨有关模型驱动的系统集成与系统实现问题。

1、虚拟企业建模
1.1　虚拟企业模型
　　虚拟企业是一组企业的临时组织或联盟，其目的是通过联合的成本与技术开拓适应快速变化的市场。建立具有指导意义的虚拟企业模型，以模型为驱动，实现虚拟企业信息系统，是当前解决虚拟企业集成问题普遍认可的方法。因此，建立虚拟企业模型，尤其是建立企业生产过程与经营过程模型，是分析企业过程，进而有效的组建虚拟企业系统的必需。

1.2　虚拟企业建模面临的问题
　　虚拟企业的集成和企业模型的构建很复杂，建模需要着重解决以下问题：
1)企业模型必须能从高层抽象企业功能、结构、特性，以便企业级的过程重组；
2)企业模型必须适应动态虚拟企业的特点，做到易于重构(即有可重构性)；
3)可重用性与可伸缩性；
4)建模方法必须简单易用，这是因为一般企业，尤其是中小型企业，不具备专业的建模人员；
5)企业建模过程应该融合企业的不同层次，使虚拟企业涉及的各层次人员能够广泛参与。
　　虚拟企业的复杂性使得一些单一信息系统中低层次的问题也必须提高到模型(抽象)层次才能解决。这使虚拟企业建模问题更加复杂化。以IDEF为代表的传统企业建模方法在处理虚拟企业建模问题上逐渐暴露出自身的某些局限性。为了解决上述问题，增加系统实现的自动化程度、减少系统的不一致性，更快、更好、更可靠的实现虚拟企业系统，尝试在企业模型建立与系统实现的过程中引入形式化方法作为传统建模方法的补充。

2、形式化方法
2.1　形式化方法与疑问
　　作为一种以数学逻辑为基础的方法，形式化方法以其严密性越来越受到众多领域的重视，尤其是在安全性和可靠性作为关键问题的系统，如核电站、航空航天、铁路运输系统中得到了较为广泛的应用。但是对于形式化方法在工业领域的实际应用问题，在学术界和工程界，尤其是在系统开发人员当中，还存在着相当多的疑问。
　　1990年，J.A.Hall回答了有关形式化方法的7个疑问。这7个疑问是：
1)该方法可否保证软件系统的完美无缺；
2)它处理的只是程序正确性的证明；
3)它只适用于安全第一的系统；
4)它需要专业的数学知识；
5)它增加系统开发的成本；
6)用户无法接受它；
7)无法应用于大型的实际系统。
　　J.A.Hall对这7个问题的回答是：形式化方法不能保证系统的完美无缺，也并不能减少系统所需的测试。用户不能认为它是万能的(疑问1)。形式化方法不仅仅局限于对程序正确性的证明，也不是只适用于安全第一的系统。它在众多非安全第一的系统中的成功应用足以说明这一点(疑问2～3)。许多复杂问题的简单形式化描述，以及若干项目的成功运作反驳了有关形式化方法需要专业的数学知识(疑问4)，而且必将增加系统成本的说法(疑问5)。最终用户以及非专业人员在系统开发中的广泛参与说明了用户对该方法的认可(疑问6)。它在几个大型实际系统中成功应用已经引起了广泛的关注，也否定了形式化方法无法应用于大型实际系统的说法(疑问7)。
　　1995年，JonathanP.Bowen进一步回答了随着计算科学的发展，有关形式化方法的新疑问。
8)该方法延迟开发进程；
9)它缺乏支持工具；
10)它将代替传统的工程设计方法；
11)只适用于软件设计；
12)实际上并不需要它；
13)它缺乏支持；
14)该方法的热衷人员只使用形式化方法。
　　JonathanP.Bowen对这7个问题的