使用XML模式形式化认知图形和视觉模型的方法

青浩华,张嘉利,曹 洪,王金权

(1.广州工商学院,广东 广州 510850;2.马来西亚理工大学 计算机学院,马来西亚 柔佛 81310;3.广州现代信息工程职业技术学院 信息工程系,广东 广州 510663)

在工业数字化转型的条件下,使用一套经过证实、强化和系统化的方法和手段,对复杂系统和过程进行可视化描述,其相关性决定了对工业活动所有方面的知识型信息进行有效管理的必要性.每个单独采取的生产系统都是一个复杂的系统,但目前还不存在这一术语的定义.单独的方法基于对系统尺寸的数量估计.根据G.N 的周转率,可以考虑包含104-107个元素的系统,超损耗- 107-1030 元素的系统,以及1030-10 200个元素的系统.提交的方法有一个明显的缺点-复杂性的特定定义不是绝对的,而是相对的.[1,2]S.Bir认为,复杂系统是可以用理论和概率方法(智力、经济等)描述的系统.[3]考虑到上述情况,可以得出复杂系统的定义.一个复杂的系统被称为模型中的系统,模型中缺少数据以有效地管理它.[4]该定义是为系统类定义的,系统类的主要特征是其模拟和管理所需的数据量.

因此,有可能确定系统简单性的主要特征—为实施管理系统提供足够的数据量.如果使用该模型获得控制,则系统被认为是困难的,这是意外的.对于属于简单流量的系统,有必要收集关于它的缺失信息并将其添加到模型中.[4,5]可视化建模方法是“复杂系统到简单系统”转换的机制之一.这些方法提供了所研究主题领域中呈现对象和过程的分层分解.考虑复杂系统的现代性决定了分析复杂系统中发生的过程的问题,建立形式化描述、存储和处理对象知识以及这些系统过程的复杂性.目前,视觉建模和设计作为生成、存储和处理系统知识的主要工具,在研究这些程序的决定时被积极使用.

不同的视觉方法不仅在项目期间开发的模型的组成和特征上有所不同,而且在形成过程中也有所不同.通常,可视化项目的每个模型都包括文本和图形符号.在设计的每个阶段,应根据“最小怀疑”原则形成对图文注释的组成、结构和完整性的要求,因为这决定了开发的速度和复杂性.

一个重要方面是选择一种有效的报告信息的方法(格式),以确保所考虑的系统信息的安全性和该信息的可容忍性(导出/导入).数据库中的信息存储不提供物理介质上的明确形式,并且需要数据操作语言的知识(NMID)来提取信息.没有适当的软件或需要特殊记录/读取算法的知识,无法读取二进制文件.信息的文本格式没有这些缺点.

我们分析一下主要的文本存储格式:CSV(英语逗号分隔值)、RTF(英语富文本格式)、XML(英语可扩展标记语言).[5]

CSV 文本格式用于表示表中的数据.文件的任何一行对应于电脑的一行.分隔符是逗号、分号或制表符—用于分隔这些值在单独的列中.根据设置的不同,直接定义分隔符符号.因此,在美国,分隔符的符号是逗号,在中国,三者任一均可.您可以满足这些值包含所谓的保留字符,如逗号、带微调器的点、新行.它们由双引号符号(“)构成；
如果值是引号,则在文件中,它们以一行中两个引号的形式被接受.

RTF 格式(微软和Adobe,1982年开发)在不同的平台上运行,这是适宜的.用于存储文本文档,格式的规范会定期更改.这种格式的文档可以由各种文本编辑器处理.

W3C联盟推荐的XML格式标记语言用于存储结构化数据以及程序之间的数据,XML 是SGML 语言(标准通用标记语言)的一个更简单的子集.表1中显示了所列格式的比较结果.

表1 XML、RTF和CSV格式的比较

使用XML 比RTF 或CSV 有更多的优势.唯一的缺点是语法过多,但它的好处是它的优势.XML是首选,因为它提供了表格式(来自数据闭包或大型表的关系数据)和伪结构化(网页或全文文档)数据的视图.事实上,XML 是一组标准语法规则,允许您使用标记(放在尖括号“<”和“>”中的描述符)来描述文档的结构.同时,标记最初是由开发人员定义并创建的.从这里开始,XML 的一个主要优点就是无限扩展.这导致了大量XML效果的产生,例如XHTML(可扩展超文本标记语言),XMCD(用于描述MathCAD软件包的数据).[5]

从BPMN 模型(Business Process Modeling Notation—业务流程建模与标注,版本2.0)结构的技术实现角度来看,其构建的基础是将规范中建立的主要数量的简单元素的更高层扩展为内核元素(核心元素).[6]使用一组基本模型设计,对各层进行分离,以便能够引入规范中用于扩展现有设计或因素的其他元素.通过层上的分离预先确定情况的方式.该模型与XML 模式一样,可以调整为其他模型(具有导入和决策机制的结构模型).这种机制减少了确定外层元素设计(术语)过程中的不确定性.

BPMN 的内核和层的结构如图1所示.方法是使用这种设计进行扩展,这些设计肯定是正规化的.分离的另一个优点是实现层的兼容性的可能性.应用此功能,第三方建模工具开发人员可以使用不同级别的兼容性.在此基础上,开发人员有机会确定其层,为目标受众的需求提供各种垂直区域的支持.此外,在分离到层的过程中,未激活特定规范与某物的向后兼容性.应当指出,将之分离成层的实质是能够对一个熟悉的术语给予额外的定义.

图1 BPMN的内核结构和层

实现层的兼容性.应用这一点,第三方建模工具开发人员可以使用不同级别的兼容性.基于此,开发人员有机会确定他们的层,为目标受众的需求提供各种垂直区域的支持.此外,在分离到层的过程中,向后兼容性,或特定规范与某物的兼容性不会被激活.应该注意的是,分层的本质是能够对一个熟悉的术语给出额外的定义.

在BPMN 模型中,结构的层位于最高位置,因此表示层次结构下面的层的扩展.此结构由内核(eng.Core 或kernel)组成.内核包含用于构建图的重要BPMN 元素.这些元素是:过程、设计和交互.同时,核心满足了简单性、规则遵从性和可扩展性的要求,并考虑了行为方面.

内核由三个包组成(图2):[6]

图2 BPMN内核类方案

(1) 基础包括用于模拟BPMN图的基本设计；

(2) 服务包含用于创建服务和接口模型的基本构造；

(3) Common 由与流程、设计和交互层相同的类组成.

基础架构BPMN 包包括两个元素,用于创建具有抽象语法的主件及组件.定义类(进入基础架构包)是一个对于其余BPMN 元素来说是极端的对象.使用属于该类的元素,可以选择可见性区域和包含该类元素的此类元素的命名空间.要实现BPMN 文件共享,您需要使用一个或多个定义元素(图3).

图3 定义元素类别图

基础元素的属性和关联能够继承名为定义类的元素(参见图3).外部元素不仅可以是BPMN元素,还可以是任何其他元素.如果有指向它的链接,则应用导入类.导入元素的可见性是必需的.

2.1 定义XML模板

2.2 导入XML方案

基础包由两个类组成,每个类都在模型的其余内核包之间分配一个抽象同步计程仪.

对于各种其他BPMN 基础元素是一个抽象的超级类.它允许其他元素继承其ID属性的值以及文档.

应用文档元素时,可能会出现其他BPMN 元素,这些元素可以继承基础元素的属性或关联,并具有一个或两个文本解释.文档元素可以继承基础元素的属性和关联.Schema XML 文档元素以及有关此项的附加属性的信息如下所述.

2.3 XML文档元素模式

BPMN 方案中的ComplexType TDocumentation 不包括任何元素或文本属性.要解决此类问题,此文档的文本直接包含在指定元素的主体中.

应该注意BPMN 元模型属性—可扩展的能力.用户有机会根据与BPMN 的兼容性扩展某些元模型.对于扩展,使用了几个特定的元素.这些元素使用户不仅可以应用典型的BPMN 元素,还可以应用其他一些元素.

扩展功能允许用户轻松识别标准项.此外,元素可以相互替换,并且在替换过程中存在仅丢失额外属性和元素的风险.

用于创建BPMN 模型的扩展类通常包括四项:

(1) Extension;

(2) ExtensionDefinition;

(3) EXTENSIONATTRIBUTEDEFINITION;

(4) EXTENSIONATTRIBUTEVALUE.ExtensionDefinition和ExtensionAttribute-

Definition 是扩展类的主要元素.通过添加新的属性列表,标准BPMN 元素的数量增加了.它包括有关标题、每个新属性的类型的信息.此类信息允许BPMN 将任何元模型集成到BPMN 元模型中.此外,用户可以多次应用以前使用的模型元素,而不受限制.

应该注意ExtensionDefinition 元素的重要特性—创建它的可能性,而不考虑任何其他元素或BPMN 的定义.此元素应与用于创建与其他元素或定义BPMN 模型的ExtensionDefinition 元素连接的扩展元素关联,然后才能用作BPMN 模型(定义项)的元素.对于包含在此BPMN 的BaseEelement 的子类中的每个BPMN 元素,您可以添加其它元素.

业务流程建模的图形语言BPMN 有一个带有ExtensionDefinition 元素的组件.它在BPMN模型的定义元素(定义)中指出.每个可选的BPMN 元素都包含当前扩展属性值.此值包含具有元素类型的值,也可以使用EXTENSIONATTRIBUTEVALUE元素确定.

2.4 XML模式的扩展

通过使用EXTENSION 元素导入所需的BPMN 模型,可以在ExtensionDefinition 元素、其属性和BPMN模型定义之间创建连接.

ExtensionDefinition 类用于对“扩展”属性进行分组,并给出它们的定义.但是,需要考虑的是,如果存在XML 模式,则无法应用这种类型,因为复杂类型(COMPLEX TYPES)XSD 符合此规则.

2.5 实例示例XML(XML实例)

为了建立属于不同类别的类型化关系,现有的模型标识符/引用被减少.因此,ARTFAKTS(属于和非激化BPMN模型)之间形成自由相互作用.为了使BPMN 模型能够更优先地进行系统开发和模型扩展,有必要应用关系类型(relationship type).这种类型可以与组件的元素相关联(属于BPMN模型且不为空).

这种扩展使得在UML组件和BPMN组件之间创建各种起源(派生)和定义关系成为可能.通过BPMN 规范,UML 图表元素可以与流程元素关联,而不会直接影响组件.这有助于实现与这些关系相关的模型的集成.

BPMN 流程和关系分类的其他模型(或外部模型)之间的扩展关系的外部规范在创建模型时找到了应用程序.外部模型用于创建BPMN 元素之间的关系,以及通过外部定义[7-11]中所示关系的交集来确定元数据的其他结构和非结构.指定规范的UML 模型与灵活且简单的模型相同.在这样的模型中,通过引用适当地运用于特定名称空间的相应对象来创建这样的关系.例如,有机会实现不同组件之间产生的关系.通过这些关系,可以创建用于分类、跟踪、派生等的外部注释.Visio 之间可以轻松跟踪此类交互™艺术设备和BPMN组件.

2.6 对所得结果进行讨论

BPMN 标准提供了通过遵守规范要求来建模过程的可能性.[12,13]这意味着所有图表数据程序必须以相应的XML格式存储.

通过在完全符合BPMN 标准的软件中建立模型,可以将创建的模型以XML 格式导出到文件中.如果您想手动描述模型,或者开发一个程序来创建和编辑模型,那么BPMN 规范的官方文档将描述每个元素和包的数据结构和XML 模式.BPMN图表的XML描述的框图如图4所示.

图4 XML描述算法图BPMN主要阶段的通用方案

通过分析,可以对视觉系统设计提出以下假设:在系统项目的所有级别,综合视觉模型的元素和图表都应通过单个统一的XML 元化提交,从而确保将基本视觉组件封装到单个封闭网络中.

使用XML 模式,您可以开发自己的软件交互模型,其中包含BPMN(企业流程的验证器、转换器和可视化工具,考虑到内部规则和法规)的描述,以及它们自己的模拟器,这些模拟器在已开发流程的框架内实现非典型行为.

实现指定方法的重要意义在于开发一个软件,该软件在单个平台的基础上实现所有已知和有前途的可视化建模方法.反过来,这不仅允许在构建另一个级别的模型时使用一个级别检查的模拟结果,而且还可以扩展模型的生命周期,以便通过每一轮新的进化,开发将在上一次迭代中进行.因此,将确保模型在所描述系统的任何时间的对应性.I-XML 语言(Intelligence XML),作为XML 的一个子集,用于在专业水平上全面描述基本的视觉模式,在此基础上创建了一个通用的VI迷人编辑器VI(视觉智能).

在分析复杂系统的可视化设计过程中,确定了由于每种具体方法的方便性和灵活性,需要注意该方法与其他方法之间相互作用的可能性.单个建模空间允许您在不同设计级别实现方法的有效交互.重要的是要考虑交互模型应该在元级上描述,它们的实现必须使用自动设计系统的特殊手段来实现.

考虑到上述情况,应注意的是,主要任务是创建一种通用设计方法,其中提出了在所需详细程度上进行设计所需的工具.还应开发一个自动化的视觉设计环境,采用使用特殊工具和灵活设计工具的方法,并提供与概念抽象、结构和功能以及对象模型的适当交互机制.介质将允许执行整个设计周期.因此,用户将获得一个灵活的工具,用于有效地解决任务.应该注意的是,开发专用软件以解决与XML 图表交互的问题需要开发解决相同任务的经验,在选择此类技术任务的执行者时必须考虑到这一点.