5、工业信息系统与硬件设计模拟的建模方法

工业信息系统与硬件设计模拟的建模方法

1. 工业信息系统中的场景建模

在工业信息系统里，行为快照是一种有效的需求获取技术。例如，对于规则 rpo - 3 的行为快照，调色板 #2、#3 和 #4 的路径不重叠，且调色板 #2 的目的地空闲。在时刻 t2 - t4，调色板 #2 和 #3 同时进行基本移动以到达目的地，而调色板 #4 在整个场景中保持静止。

不过，行为快照也存在一定局限性。由于它基于场景识别，不能保证对系统行为进行完整描述，且缺乏语义形式化。因此，需要更正式的行为规范来支持系统的详细设计，如基于状态的模型。

1.1 彩色 Petri 网规范

彩色 Petri 网（CP - nets）在系统验证方面具有重要作用。其目标是从场景模型生成 CP - nets，从而对系统进行验证。Petri 网（PNs）是一种数学元模型，可进行动画/模拟、形式化分析，并且有多种实现技术。设计师可以根据系统特点，从多种 PN 元模型中选择合适的模型。

近年来，基于场景的建模研究备受关注。许多研究致力于将基于场景的模型转换为基于状态的模型：
- Campos 和 Merseguer ：将几乎所有 UML 行为模型转换为广义随机 Petri 网，实现性能建模与软件开发过程的集成。
- Shatz 及其同事 ：将 UML 状态图和协作图映射到 CP - nets。先将状态图转换为扁平状态机，再转换为对象 Petri 网（OPNs），最后通过协作图连接 OPN 模型得到 CP - nets 模型。
- Pettit 和 Gomaa <