2、有色 Petri 网（CP - nets）建模与验证：原理、工具及应用

有色 Petri 网（CP - nets）建模与验证：原理、工具及应用

1. 引言

在系统设计与分析领域，建模与验证是确保系统正确性和性能的关键环节。有色 Petri 网（CP - nets）作为一种强大的建模工具，在多个领域得到了广泛应用。它自 1979 年由丹麦奥胡斯大学的 CPN 小组开始开发以来，不断发展和完善，为复杂系统的建模、分析和验证提供了有效的方法。

2. 抽象与可视化

2.1 建模中的抽象

在构建模型时，抽象是必不可少的步骤。抽象意味着忽略一些细节，只关注与模型目的相关的信息。例如，建筑师在构建建筑的美学模型时，通常不会包含建筑的 plumbing 和 wiring 信息，因为这些对于判断建筑设计的美学效果无关紧要。但在其他模型中，这些细节会被详细描述。
在构建模型前，需要明确以下问题：
- 模型的目的是什么？
- 通过该模型我们想了解系统的哪些方面？
- 我们对系统的哪些属性感兴趣？

只有明确这些问题，才能确定模型中应包含和抽象掉的内容，从而构建出有效的模型。找到合适的抽象级别是建模的艺术之一。

2.2 CPN 语言的抽象能力

CPN 语言具有少量但强大的建模原语，掌握这些原语就能构建模型。它可以在不同抽象级别上对系统和概念进行建模。CPN 模型可以结构化成一组模块，这对于大型系统的建模尤为重要。模块之间通过明确定义的接口进行交互，类似于编程语言中的模块概念。

CPN 模型的模块基于层次结构机制，允许模块包含子模块、多个模块组合成新模块，以及在模型的不同部分重用子模块。这种机制使建模者可以采用自顶向下和自底向上