软件过程建模方法研究

通过软件开发实践,人们逐步地认识到软件产品的质量在很大程度上依赖于产品开发时所使用的过程.软件过程建模是通过特定的方法对软件过程进行抽象、表示和分析以增加对软件过程的理解,同时,可执行的(enactable)软件过程模型可以直接指导实际软件开发活动,进而规范软件开发行为并最终提高软件质量.为了系统地了解软件过程建模方法研究的现状和最新进展,采用系统评价(systematic review)方法对该领域最近10年的主要研究进行了概括和分析.从一系列的相关研究中,选出来自20个会议和7种期刊的72篇文献,作为系统评价的依据.该系统评价回答了如下关于软件过程建模方法的3个问题,以便从总体上概括和把握该领域的研究:1)软件过程建模方法主要基于什么范式;2)软件过程建模方法研究的主要目的集中在哪些方面;3)软件过程建模方法的研究有哪些新的趋势.同时,在仔细回顾和分析软件过程建模领域研究现状的基础上,给出了一种多维度的集成化软件过程建模方法.该方法有助于解决过程建模领域所面临的主要问题.

一种用于软件过程建模的适应性Agent协商

大多软件过程模型是预定义的.在变化的应用环境中,需要由相应人员进行适应性调整.提出一种用于软件过程建模的适应性多边协商模型——AMNM-PA,其采用Agent封装软件过程中所涉及的个体,包含组织、团队、个人等,通过Agent间的协商动态、适应地建立针对给定软件项目的软件过程模型.AMNM-PA基于非静态有限阶段Markov决策过程,采用模型无关的Q学习算法选取协商策略,因此能够支持动态、非预知环境下的适应性协商,从而满足软件过程建模对环境的适应性需求.AMNM-PA已经实施于软件过程管理系统——SoftPM.

一种基于组织实体能力的软件过程建模方法

提出了一种基于组织实体能力的软件过程建模方法(organizational entity capabilities based software process modeling method,简称OEC-SPM),针对软件过程的特殊性,将具有确定能力的组织实体定义为建模过程中的核心要素和基本单元——过程Agent(过程主体).过程Agent根据其自身的目标、知识、经验和能力,在确定的项目目标和约束环境下,通过主动和自治的行为推理,生成具体的软件开发过程和生产过程,为软件项目开发提供正确的决策和有效的支持.该方法由于在建立软件过程时充分考虑过程执行者完成目标的能力,使建立的过程具有良好的可预见性,具备过程稳定执行的前提,因此从根本上解决了软件过程不稳定、难以控制等问题.

组件化软件过程建模与分析方法研究

自上世纪60年代以来，人们一直受到“软件危机”的困扰，软件生产面临诸多问题。为减轻或解决软件危机，人们提出了软件工程概念，试图将传统的工程方法引入到软件开发活动中来，从而保证软件产品的质量。软件过程技术及方法是软件工程方法重要的组成部分之一。当前研究普遍认为，软件产品的质量高度依赖于生产该软件产品的软件过程的质量，只有高质量的软件过程才有可能生产出高质量的软件产品。因此，如何保证软件过程的质量成为了一个重要的问题。 要保证软件过程的质量，需要满足诸多需求。具体而言，首先需要保证软件过程模型的无歧义性和正确性。如果没有无歧义、正确的软件过程模型，人们将难于对软件过程形成统一的正确认识；继而影响实际软件过程执行的质量。其次，需要保证软件过程的性能。软件过程的性能是由软件过程模型和软件过程实例化两个方面的因素决定的，即使人们建立了高质量的软件过程模型，如果对软件过程进行了不恰当的实例化，那么该软件过程的性能将难以达到客观条件的要求，进而导致成本超支、进度延期、甚至项目失败。最后，需要保证软件过程执行与软件过程模型描述的一致性。在软件过程执行阶段，人们需要保证实际软件过程的执行在软件过程模型的指导和约束下进行，并能够及时发现和定位二者间的不一致，继而分析该不一致产生的原因，对软件过程进行改进；如果缺乏此机制，将削弱软件过程模型对软件过程执行的指导作用，使人们将难以确定软件过程执行的质量。 为了达到上述需求，本研究提出了一种组件化软件过程建模与分析方法。 首先，本研究提出了一种基于多元随机π演算的图形化软件过程建模语言s-TRISO/ML，给出了该语言的图形化表示和映射法则；使用该语言，人们能够简单高效地建立无歧义、可验证的软件过程模型，从而使针对软件过程模型的交流与分析能够有效地进行。 第二，本研究建立了一种组件化软件过程建模方法CSPM。CSPM定义了软件过程组件的概念，明确了软件过程组件建模的操作法则，并给出了软件过程模型的验证方法；使人们能够有效地通过软件过程重用机制建立软件过程模型，从而保证软件过程建模的正确性和效率。同时CSPM还能够基于软件过程模型的组件化特点，高效地验证所建立的软件过程模型的性质。 第三，本研究提出了一种基于软件过程模型随机化仿真的软件过程性能分析预测方法SMS-SPPA。通过SMS-SPPA，人们能够定量地分析软件过程的性能，评价不同软件过程实例化的优劣，有效地预测执行该软件过程可能导致的成本、进度等性能指标，从而有的放矢地安排项目计划，降低项目风险。 第四，本研究提出了一种基于软件过程执行记录的软件过程执行描述及验证方法RPDV。RPDV能够从软件过程执行记录建立软件过程执行描述，并验证软件过程执行的性质，从而达到分析软件过程执行与软件过程模型一致性的目的，使人们能够保证软件过程执行的可控和正确性，强化了软件过程模型的指导作用。 最后，本文介绍了用于实现该方法的集成工具集TRISO/IT。

一类基于IPO的工作流过程建模语言规范分析

在工作流管理系统中,过程模型信息的交换是通过过程建模语言来实现的。不同的过程模型由其专有语言来定义,它们的表达方式可作为选择建模语言的基准。该文首先介绍现已存在的工作流过程建模语言的分类,然后针对其中的一类,着重对两个比较典型的过程定义语言规范进行了分析和比较。

具有严格操作语义的图形化软件过程建模研究

``软件危机''，这一始于上世纪~60~年代的概念，始终伴随着软件业的整个历史发展进程。 为了解决该问题，人们逐渐开始借鉴一些传统领域内的管理理论、方法和工具，以期解决软件开发中所面临的问题。其中，更多的是作为一种管理哲学，而不是具体管理方法的全面质量管理（Total Quality Management，TQM），在软件工程领域得到了广泛应用。全面质量管理对于软件工程的影响，一个很重要的方面是促进了软件过程和软件过程改 进的研究、实践。 作为软件过程研究的重要内容，软件过程建模是通过特定的方法对软件过程进行抽象、表示和分析以增加对软件过程的理解，并通过直接或者间接的方式指导实际软件开发活动。为了对软件过程管理活动提供方法和工具支持，人们提出了多种以过程为中心的软件过程工程环境（Process-centered Software Engineering Environment, PSEE），其最终目的是使得实际软件开发活动受软件过程模型的支配。但由于过程模型本身的正确性得不到保证、PSEE中执行的软件过程模型和实际开发过程之间的信息反馈缺乏客观性以及过程模型和实际开发过程之间的抽象层次不同和描述粒度不一致，导致PSEE中执行的软件过程模型和实际开发过程之间经常产生严重的偏差，以至于PSEE对实际开发活动逐渐地失去了支持和指导作用，进而使得投入大量成本所开发的软件过程模型无法发挥其应有的作用。 针对这些问题，本文提出了一种具有严格操作语义的图形化软件过程建模方法。由于在具有图形化表示方式的同时，又具备严格的操作语义，因此基于该方法所描述的软件过程比较易于分析。特别是，通过模型检测技术验证软件过程模型本身的正确性，可以减少由模型错误所导致的不一致；通过比较预定义的过程模型和实际开发过程，可以发现两者间的不一致并及时地消除。同时，具有严格操作语义的软件过程建模方法，可以为软件过程执行提供良好的支持。 首先，本文提出了一种具有严格操作语义的图形化建模语言——TRISO/ML。该语言具有图形化的表示方式，可以更容易地为软件工程人员所接受，以及更好地满足过程表示对易用性和可理解性的需求。该语言同时具有严格的操作语义，可以映射到多元PI演算，从而能够更准确地描述软件过程，避免歧义的产生。更为重要的是，该语言从行为角度出发，能够以一致的方式描述软件过程中的各种实体及其相互间的并发、同步和通信。 其次，在TRISO/ML语言的基础之上，提出了一系列的软件过程分析方法。主要研究如何利用多元PI演算的理论、方法和工具以及软件验证技术，对软件过程进行分析和验证。软件过程分析的研究主要集中在如下两个方面：a）软件过 程模型本身正确性的验证，以确保该模型准确地描述了所希望表达的内容。b）比较两个过程模型是否等价。 然后，基于软件过程移动性概念，研究了如何通过软件过程结构的变化支持过程的动态执行。软件过程移动性概念反映了软件过程执行时，由于软件过程实体的动态交互，导致构成软件过程的实体及其相互间的关系不断地发生变化。 软件过程移动性这一概念的提出，使得软件过程实体之间的关系可以在软件过程执行时动态地确立和调整，软件过程的定义随着过程信息的不断丰富而逐步地细化和明确，从而能够以更灵活的方式支持软件过程的表示和执行。 最后，描述了支持TRISO/ML的原型工具，包括基于TRISO/ML的过程表示、多元PI演算语义描述的自动生成，以及进一步的分析和验证。

卷烟厂制丝线生产过程建模与计划仿真

对当前卷烟厂制丝线计划与调度管理中存在的不足进行了介绍,并在建立制丝生产线生产过程模型的基础上,提出了用于解决问题的计划仿真系统,对所采用的仿真策略进行了详细介绍。采用这一策略实现的仿真系统能够很方便的适应于其他行业类型的仿真。

卷烟厂制丝线生产过程建模与计划仿真技术研究

本课题结合国家863高技术计划“面向流程与混合行业的可配置MES产品及行业解决方案”项目2007AA040702和“吉林省延吉卷烟厂制丝生产线生产管理系统”项目选题进行研究与软件开发。是项目研究的主要内容之一，本人主要负责仿真模型建立模块中各项功能的设计与开发。 烟草行业作为一个特殊的行业，它面临着来自市场和国家计划的双重压力，面对这些压力，为了更好的应对市场，烟草企业采用制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)来对卷烟的整个生产过程进行管理。用于完成制丝的制丝生产线是烟草企业最重要的环节，它的工作性能直接决定了卷烟的质量及生产效益。其中，计划的合理性程度以及具体的执行情况是影响其工作性能的关键因素。当前制丝线MES系统的计划调度模块是通过基于规则的调度策略来获得调度方案以对制丝线的生产进行管理，这些规则是根据实际的经验从生产现场抽取得到，在一定程度上保证了计划调度的合理性，但不能保证获得符合实际情况的最优的调度方案，并且在此过程中没有考虑异常事件发生时的应对措施，由于这种调度策略的局限性以及生产线中异常事件发生的随机性，当前制丝线MES系统的计划调度模块已无法很好的管理制丝线的生产。 为解决上述问题，本文在对卷烟厂制丝线生产过程进行建模的基础上，提出并开发了制丝线的计划仿真系统。通过仿真模拟整个制丝生产过程，不仅能确定计划制定的合理性程度，还能预测异常事件发生时对整个计划执行的影响程度，进而采取相应的措施来保证生产的效率。本文的主要研究工作如下： 1、概述了当前主要的生产过程建模方法和离散事件仿真方法，对每种方法的特点进行了概括和总结，在此基础上提出了本文所采用的建模和仿真方法。其中的仿真方法较已有方法在程序实现上做了改进。 2、在对现有的烟草企业制丝线生产过程进行分析的基础上，采用面向对象的建模方法对其进行建模，为生产计划仿真提供基础。 3、设计了生产计划仿真系统的整体框架，对各功能模块设计、系统设计及其实现技术作了细致的阐述。 4、开发实现了该计划仿真系统并针对延吉卷烟厂新厂区制丝线进行计划仿真，分析表明，仿真效果良好。

Optical Diagnostic and Modeling Solution Growth Process of Sodium Chlorate Crystals

Both a real time optical interferometric experiment and a numerical simulation of two-dimension non-steady state model were employed to study the growth process of aqueous sodium chlorate crystals. The parameters such as solution concentration distribution, crystal dimensions, growth rate and velocity field were obtained by both experiment and numerical simulation. The influence of earth gravity during crystal growth process was analyzed. A reasonable theory model corresponding to the present experiment is advanced. The thickness of concentration boundary layer was investigated especially. The results from the experiment and numerical simulation match well.

Growth of Silicon Carbide Bulk Crystals by Physical Vapor Transport Method and Modeling Efforts in the Process Optimization

Silicon carbide bulk crystals were grown in an induction-heating furnace using the physical vapor transport method. Crystal growth modeling was performed to obtain the required inert gas pressure and temperatures for sufficiently large growth rates. The SiC crystals were expanded by designing a growth chamber having a positive temperature gradient along the growth interface. The obtained 6H-SiC crystals were cut into wafers and characterized by Raman scattering spectroscopy and X-ray diffraction, and the results showed that most parts of the crystals had good crystallographic structures.

The Head-On Colliding Process Of Binary Liquid Droplets At Low Velocity: High-Speed Photography Experiments And Modeling

The experimental and theoretical studies are reported in this paper for the head-on collisions of a liquid droplet with another of the same fluid resting on a solid substrate. The droplet on the hydrophobic polydimethylsiloxane (PDMS) substrate remains in a shape of an approximately spherical segment and is isometric to an incoming droplet. The colliding process of the binary droplets was recorded with high-speed photography. Head-on collisions saw four different types of response in our experiments: complete rebound, coalescence, partial rebound With conglutination, and coalescence accompanied by conglutination. For a complete rebound, both droplets exhibited remarkable elasticity and the contact time of the two colliding droplets was found to be in the range of 10-20 ms. With both droplets approximately considered as elastic bodies, Hertz contact theory was introduced to estimate the contact time for the complete rebound case. The estimated result Was found to be on the same order of magnitude as the experimental data, which indicates that the present model is reasonable. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Control of Large-size SiC Growth Process Using Modeling tool

Large size bulk silicon carbide (SiC) crystals are commonly grown by the physical vapor transport (PVT) method. The PVT growth of SiC crystals involves sublimation and condensation, chemical reactions, stoichiometry, mass transport, induced thermal stress, as well as defect and micropipes generation and propagation. The quality and polytype of as-grown SiC crystals are related to the temperature distribution inside the growth chamber during the growth process, it is critical to predict the temperature distribution from the measured temperatures outside the crucible by pyrometers. A radio-frequency induction-heating furnace was used for the growth of large-size SiC crystals by the PVT method in the present study. Modeling and simulation have been used to develop the SiC growth process and to improve the SiC crystal quality. Parameters such as the temperature measured at the top of crucible, temperature measured at the bottom of the crucible, and inert gas pressure are used to control the SiC growth process. By measuring the temperatures at the top and bottom of the crucible, the temperatures inside the crucible were predicted with the help of modeling tool. SiC crystals of 6H polytype were obtained and characterized by the Raman scattering spectroscopy and SEM, and crystals of few millimeter size grown inside the crucible were found without micropipes. Expansion of the crystals were also performed with the help of modeling and simulation.