使用XML模式形式化認知圖形和視覺模型的方法

青浩華,張嘉利,曹 洪,王金權

(1.廣州工商學院,廣東 廣州 510850;2.馬來西亞理工大學 計算機學院,馬來西亞 柔佛 81310;3.廣州現代信息工程職業技術學院 信息工程系,廣東 廣州 510663)

0 引 言

在工業數字化轉型的條件下,使用一套經過證實、強化和系統化的方法和手段,對復雜系統和過程進行可視化描述,其相關性決定了對工業活動所有方面的知識型信息進行有效管理的必要性.每個單獨采取的生產系統都是一個復雜的系統,但目前還不存在這一術語的定義.單獨的方法基于對系統尺寸的數量估計.根據G.N 的周轉率,可以考慮包含104-107個元素的系統,超損耗- 107-1030 元素的系統,以及1030-10 200個元素的系統.提交的方法有一個明顯的缺點-復雜性的特定定義不是絕對的,而是相對的.[1,2]S.Bir認為,復雜系統是可以用理論和概率方法(智力、經濟等)描述的系統.[3]考慮到上述情況,可以得出復雜系統的定義.一個復雜的系統被稱為模型中的系統,模型中缺少數據以有效地管理它.[4]該定義是為系統類定義的,系統類的主要特征是其模擬和管理所需的數據量.

因此,有可能確定系統簡單性的主要特征—為實施管理系統提供足夠的數據量.如果使用該模型獲得控制,則系統被認為是困難的,這是意外的.對于屬于簡單流量的系統,有必要收集關于它的缺失信息并將其添加到模型中.[4,5]可視化建模方法是“復雜系統到簡單系統”轉換的機制之一.這些方法提供了所研究主題領域中呈現對象和過程的分層分解.考慮復雜系統的現代性決定了分析復雜系統中發生的過程的問題,建立形式化描述、存儲和處理對象知識以及這些系統過程的復雜性.目前,視覺建模和設計作為生成、存儲和處理系統知識的主要工具,在研究這些程序的決定時被積極使用.

1 解決假設所采用任務的技術和方法

不同的視覺方法不僅在項目期間開發的模型的組成和特征上有所不同,而且在形成過程中也有所不同.通常,可視化項目的每個模型都包括文本和圖形符號.在設計的每個階段,應根據“最小懷疑”原則形成對圖文注釋的組成、結構和完整性的要求,因為這決定了開發的速度和復雜性.

一個重要方面是選擇一種有效的報告信息的方法(格式),以確保所考慮的系統信息的安全性和該信息的可容忍性(導出/導入).數據庫中的信息存儲不提供物理介質上的明確形式,并且需要數據操作語言的知識(NMID)來提取信息.沒有適當的軟件或需要特殊記錄/讀取算法的知識,無法讀取二進制文件.信息的文本格式沒有這些缺點.

我們分析一下主要的文本存儲格式:CSV(英語逗號分隔值)、RTF(英語富文本格式)、XML(英語可擴展標記語言).[5]

CSV 文本格式用于表示表中的數據.文件的任何一行對應于電腦的一行.分隔符是逗號、分號或制表符—用于分隔這些值在單獨的列中.根據設置的不同,直接定義分隔符符號.因此,在美國,分隔符的符號是逗號,在中國,三者任一均可.您可以滿足這些值包含所謂的保留字符,如逗號、帶微調器的點、新行.它們由雙引號符號(“)構成；如果值是引號,則在文件中,它們以一行中兩個引號的形式被接受.

RTF 格式(微軟和Adobe,1982年開發)在不同的平臺上運行,這是適宜的.用于存儲文本文檔,格式的規范會定期更改.這種格式的文檔可以由各種文本編輯器處理.

W3C聯盟推薦的XML格式標記語言用于存儲結構化數據以及程序之間的數據,XML 是SGML 語言(標準通用標記語言)的一個更簡單的子集.表1中顯示了所列格式的比較結果.

表1 XML、RTF和CSV格式的比較

使用XML 比RTF 或CSV 有更多的優勢.唯一的缺點是語法過多,但它的好處是它的優勢.XML是首選,因為它提供了表格式(來自數據閉包或大型表的關系數據)和偽結構化(網頁或全文文檔)數據的視圖.事實上,XML 是一組標準語法規則,允許您使用標記(放在尖括號“<”和“>”中的描述符)來描述文檔的結構.同時,標記最初是由開發人員定義并創建的.從這里開始,XML 的一個主要優點就是無限擴展.這導致了大量XML效果的產生,例如XHTML(可擴展超文本標記語言),XMCD(用于描述MathCAD軟件包的數據).[5]

2 實驗驗證

從BPMN 模型(Business Process Modeling Notation—業務流程建模與標注,版本2.0)結構的技術實現角度來看,其構建的基礎是將規范中建立的主要數量的簡單元素的更高層擴展為內核元素(核心元素).[6]使用一組基本模型設計,對各層進行分離,以便能夠引入規范中用于擴展現有設計或因素的其他元素.通過層上的分離預先確定情況的方式.該模型與XML 模式一樣,可以調整為其他模型(具有導入和決策機制的結構模型).這種機制減少了確定外層元素設計(術語)過程中的不確定性.

BPMN 的內核和層的結構如圖1所示.方法是使用這種設計進行擴展,這些設計肯定是正規化的.分離的另一個優點是實現層的兼容性的可能性.應用此功能,第三方建模工具開發人員可以使用不同級別的兼容性.在此基礎上,開發人員有機會確定其層,為目標受眾的需求提供各種垂直區域的支持.此外,在分離到層的過程中,未激活特定規范與某物的向后兼容性.應當指出,將之分離成層的實質是能夠對一個熟悉的術語給予額外的定義.

圖1 BPMN的內核結構和層

實現層的兼容性.應用這一點,第三方建模工具開發人員可以使用不同級別的兼容性.基于此,開發人員有機會確定他們的層,為目標受眾的需求提供各種垂直區域的支持.此外,在分離到層的過程中,向后兼容性,或特定規范與某物的兼容性不會被激活.應該注意的是,分層的本質是能夠對一個熟悉的術語給出額外的定義.

在BPMN 模型中,結構的層位于最高位置,因此表示層次結構下面的層的擴展.此結構由內核(eng.Core 或kernel)組成.內核包含用于構建圖的重要BPMN 元素.這些元素是:過程、設計和交互.同時,核心滿足了簡單性、規則遵從性和可擴展性的要求,并考慮了行為方面.

內核由三個包組成(圖2):[6]

圖2 BPMN內核類方案

(1) 基礎包括用于模擬BPMN圖的基本設計；

(2) 服務包含用于創建服務和接口模型的基本構造；

(3) Common 由與流程、設計和交互層相同的類組成.

基礎架構BPMN 包包括兩個元素,用于創建具有抽象語法的主件及組件.定義類(進入基礎架構包)是一個對于其余BPMN 元素來說是極端的對象.使用屬于該類的元素,可以選擇可見性區域和包含該類元素的此類元素的命名空間.要實現BPMN 文件共享,您需要使用一個或多個定義元素(圖3).

圖3 定義元素類別圖

基礎元素的屬性和關聯能夠繼承名為定義類的元素(參見圖3).外部元素不僅可以是BPMN元素,還可以是任何其他元素.如果有指向它的鏈接,則應用導入類.導入元素的可見性是必需的.

2.1 定義XML模板

2.2 導入XML方案

基礎包由兩個類組成,每個類都在模型的其余內核包之間分配一個抽象同步計程儀.

對于各種其他BPMN 基礎元素是一個抽象的超級類.它允許其他元素繼承其ID屬性的值以及文檔.

應用文檔元素時,可能會出現其他BPMN 元素,這些元素可以繼承基礎元素的屬性或關聯,并具有一個或兩個文本解釋.文檔元素可以繼承基礎元素的屬性和關聯.Schema XML 文檔元素以及有關此項的附加屬性的信息如下所述.

2.3 XML文檔元素模式

BPMN 方案中的ComplexType TDocumentation 不包括任何元素或文本屬性.要解決此類問題,此文檔的文本直接包含在指定元素的主體中.

應該注意BPMN 元模型屬性—可擴展的能力.用戶有機會根據與BPMN 的兼容性擴展某些元模型.對于擴展,使用了幾個特定的元素.這些元素使用戶不僅可以應用典型的BPMN 元素,還可以應用其他一些元素.

擴展功能允許用戶輕松識別標準項.此外,元素可以相互替換,并且在替換過程中存在僅丟失額外屬性和元素的風險.

用于創建BPMN 模型的擴展類通常包括四項:

(1) Extension;

(2) ExtensionDefinition;

(3) EXTENSIONATTRIBUTEDEFINITION;

(4) EXTENSIONATTRIBUTEVALUE.ExtensionDefinition和ExtensionAttribute-

Definition 是擴展類的主要元素.通過添加新的屬性列表,標準BPMN 元素的數量增加了.它包括有關標題、每個新屬性的類型的信息.此類信息允許BPMN 將任何元模型集成到BPMN 元模型中.此外,用戶可以多次應用以前使用的模型元素,而不受限制.

應該注意ExtensionDefinition 元素的重要特性—創建它的可能性,而不考慮任何其他元素或BPMN 的定義.此元素應與用于創建與其他元素或定義BPMN 模型的ExtensionDefinition 元素連接的擴展元素關聯,然后才能用作BPMN 模型(定義項)的元素.對于包含在此BPMN 的BaseEelement 的子類中的每個BPMN 元素,您可以添加其它元素.

業務流程建模的圖形語言BPMN 有一個帶有ExtensionDefinition 元素的組件.它在BPMN模型的定義元素(定義)中指出.每個可選的BPMN 元素都包含當前擴展屬性值.此值包含具有元素類型的值,也可以使用EXTENSIONATTRIBUTEVALUE元素確定.

2.4 XML模式的擴展

通過使用EXTENSION 元素導入所需的BPMN 模型,可以在ExtensionDefinition 元素、其屬性和BPMN模型定義之間創建連接.

ExtensionDefinition 類用于對“擴展”屬性進行分組,并給出它們的定義.但是,需要考慮的是,如果存在XML 模式,則無法應用這種類型,因為復雜類型(COMPLEX TYPES)XSD 符合此規則.

2.5 實例示例XML(XML實例)

為了建立屬于不同類別的類型化關系,現有的模型標識符/引用被減少.因此,ARTFAKTS(屬于和非激化BPMN模型)之間形成自由相互作用.為了使BPMN 模型能夠更優先地進行系統開發和模型擴展,有必要應用關系類型(relationship type).這種類型可以與組件的元素相關聯(屬于BPMN模型且不為空).

這種擴展使得在UML組件和BPMN組件之間創建各種起源(派生)和定義關系成為可能.通過BPMN 規范,UML 圖表元素可以與流程元素關聯,而不會直接影響組件.這有助于實現與這些關系相關的模型的集成.

BPMN 流程和關系分類的其他模型(或外部模型)之間的擴展關系的外部規范在創建模型時找到了應用程序.外部模型用于創建BPMN 元素之間的關系,以及通過外部定義[7-11]中所示關系的交集來確定元數據的其他結構和非結構.指定規范的UML 模型與靈活且簡單的模型相同.在這樣的模型中,通過引用適當地運用于特定名稱空間的相應對象來創建這樣的關系.例如,有機會實現不同組件之間產生的關系.通過這些關系,可以創建用于分類、跟蹤、派生等的外部注釋.Visio 之間可以輕松跟蹤此類交互?藝術設備和BPMN組件.

2.6 對所得結果進行討論

BPMN 標準提供了通過遵守規范要求來建模過程的可能性.[12,13]這意味著所有圖表數據程序必須以相應的XML格式存儲.

通過在完全符合BPMN 標準的軟件中建立模型,可以將創建的模型以XML 格式導出到文件中.如果您想手動描述模型,或者開發一個程序來創建和編輯模型,那么BPMN 規范的官方文檔將描述每個元素和包的數據結構和XML 模式.BPMN圖表的XML描述的框圖如圖4所示.

圖4 XML描述算法圖BPMN主要階段的通用方案

通過分析,可以對視覺系統設計提出以下假設:在系統項目的所有級別,綜合視覺模型的元素和圖表都應通過單個統一的XML 元化提交,從而確保將基本視覺組件封裝到單個封閉網絡中.

使用XML 模式,您可以開發自己的軟件交互模型,其中包含BPMN(企業流程的驗證器、轉換器和可視化工具,考慮到內部規則和法規)的描述,以及它們自己的模擬器,這些模擬器在已開發流程的框架內實現非典型行為.

實現指定方法的重要意義在于開發一個軟件,該軟件在單個平臺的基礎上實現所有已知和有前途的可視化建模方法.反過來,這不僅允許在構建另一個級別的模型時使用一個級別檢查的模擬結果,而且還可以擴展模型的生命周期,以便通過每一輪新的進化,開發將在上一次迭代中進行.因此,將確保模型在所描述系統的任何時間的對應性.I-XML 語言(Intelligence XML),作為XML 的一個子集,用于在專業水平上全面描述基本的視覺模式,在此基礎上創建了一個通用的VI迷人編輯器VI(視覺智能).

結論

在分析復雜系統的可視化設計過程中,確定了由于每種具體方法的方便性和靈活性,需要注意該方法與其他方法之間相互作用的可能性.單個建模空間允許您在不同設計級別實現方法的有效交互.重要的是要考慮交互模型應該在元級上描述,它們的實現必須使用自動設計系統的特殊手段來實現.

考慮到上述情況,應注意的是,主要任務是創建一種通用設計方法,其中提出了在所需詳細程度上進行設計所需的工具.還應開發一個自動化的視覺設計環境,采用使用特殊工具和靈活設計工具的方法,并提供與概念抽象、結構和功能以及對象模型的適當交互機制.介質將允許執行整個設計周期.因此,用戶將獲得一個靈活的工具,用于有效地解決任務.應該注意的是,開發專用軟件以解決與XML 圖表交互的問題需要開發解決相同任務的經驗,在選擇此類技術任務的執行者時必須考慮到這一點.