传统建模方法

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传统建模方法范文第1篇

关键词：研究生；通信系统；建模与仿真；教学方法

中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）08-003-01

由于通信系统建模与仿真是一门综合性和实践性很强的课程，现行的教学内容、教学模式、教学实践等环节上都存在很大不足，直接影响了课程教学效果和人才培养质量。因此，开展本课程教学内容和教学方法改革研究具有重要的现实意义和实践价值。

一、教学现状与困难

目前本课程的教学现状主要有如下两个特点：

1、传统的内容多，新技术新方法少。在目前的教学中，在通信系统层面上主要侧重于讲授通信系统传统的调制方式（如AM、FM、PM等模拟调制方式和ASK、FSK、PSK等数字调制方式）仿真，而对于CPFSK、TFM+OPFSK、GMSK、BPSK/DSSS、QPSK/DSSS等新的方法和技术的应用涉及很少，容易造成教学和实际运用的脱节；二是理论教学内容多，实践教学内容少。本课程课时总数为40学时，只安排了6个学时进行实验。目前本课程的教学难题主要有三点：

2、通信系统建模与仿真理论发展日新月异，教学内容更新速度跟不上理论发展。尤其是近10年来，数字通信的新概念、新技术和新方法不断涌现，教学没能及时跟上通信系统新理论、新技术的发展。因此，如何实现学生所学知识与未来实际工作的无缝衔接，教学与实际需求紧密结合是本课程的一个教学难题。

3、教学缺乏实际项目背景，过多的理论教学容易陷入说教。完成本科阶段学习的学生，一般只学习过一些编程语言，编写程序的数量和时间很有限，大部分学生缺乏实际的项目开发经历和较正规的开发训练，因而不能理解课程理论知识。如何将教学内容变抽象为具体、变枯燥为生动，从而调动学生积极性与热情，是通信系统建模与仿真课程教学中的一个难题。

4、培养的学生缺乏团队开发意识，难以满足导师对研究生项目研发能力的需求。随着通信系统内部逻辑复杂程度和功能模块数量不断增长，其分析设计或开发都必须以团队形式进行。然而，目前本课程的实验和实践教学环节主要还是以学生个体为主，缺少对学生团队开发能力和职业素养行之有效的训练方式。因此，如何培养学生团队开发能力和系统研发职业素养，缩小教学与导师对研究生系统开发能力需求之间的差距，是通信系统建模与仿真课程教学中的又一难题。

二、教学方法改革与措施

1、构建先进的教学内容体系。结合学院各专业理论需求和通信系统分析开发特点，构建在理论、应用、实践三个层次上的通信系统建模与仿真教学内容体系。理论部分主要讲解通信系统建模与仿真基础理论、主流模拟和数字调制方式建模和仿真实现以及数字调制新技术仿真等内容。应用部分以通信系统仿真统一开发过程和面向对象技术为核心，融入实践教学案例，覆盖Matlab/Simulink通信系统仿真工具和环境，使学生掌握当前先进的通信系统建模与仿真方法与技术。实践部分要求学生以团队的方式协作开发一个具有一定规模的通信系统模型并进行仿真实现，让学生从实践角度学习和运用先进的通信系统建模思想和仿真技术解决通信系统分析和研发过程中遇到的问题。

2、采用多样化的教学手段。（1）激发学习兴趣。通过构建先进的教学内容体系以及课程内容精心组织，突出各知识点之间内在联系，建立通信系统建模与仿真知识体系的系统性和实践性，激发学生学习积极性；通过梳理通信系统建模与仿真的历史发展脉络、揭示隐藏在知识点背后的思想深度，激励学生主动探索、积极实践的学习热情；（2）采用案例式教学。收集国内外经典通信系统建模与仿真教学案例进行消化吸收。将这些案例（包括成功与失败的）提供给学生作为素材，实施案例教学。部分案例由教师在课堂上讲解，部分案例由学生分析、讨论、讲解。这样，既培养了学生的实践能力，又丰富了教学手段；（3）开展双语式教学。在讲课过程中，对易于理解的内容采用全英语讲解，不易掌握的部分用汉语讲解。同时给学生提供英文通信系统建模与仿真课外阅读资料，以使他们及时了解国际上通信系统建模与仿真的最新发展和动态。这样做既能活跃学生思路，开阔学生眼界，同时也能深挖掘学生想象力和创造力。

3、创新实践教学模式。（1）以案例为导向。结合学生专业方向进行了案例设计，案例分析过程引入“Learning by doing”的先进教学理念，引导学生通过分析，提出案例的解决方案；（2）结合兴趣选题。实践项目命题原则是：尽量结合教学、科研的实际课题，从实际出发，确定课题的大小规模和难易程度。要求学生自愿组合开发小组，结合专业需求与兴趣选题；（3）进行分段实施。实践过程按照真实的项目管理和开发模式进行，重点放在需求获取和系统分析设计两个阶段。在这两个阶段安排多次项目方案讨论和小组内部交流，考察方案对需求变更的适应能力，要求开发过程反复、迭代进行，以培养学生“在实践中学习”的意识。

4、改变考核验收方式。在考试方式上，将以往卷面考核和项目实践考核并重，改为以项目实践考核为主，卷面考核为辅。最终课程成绩考核包括平时考核（10%）、项目考核（60%）和卷面成绩考核（30%）。平时考核包括平时作业、课堂讨论及出勤等；项目考核包括项目的完成情况、项目各阶段的文档和报告，系统模型，源代码，可运行软件等；卷面考核采取闭卷笔试，主要考察学生对通信系统建模与仿真理论的掌握。项目考核成绩由项目文档及其规范度（20%）、软件功能及其是否可运行（40%）、学习态度与独立编程能力（20%）和项目设计报告（10%）组成。

传统建模方法范文第2篇

摘要：“系统建模与计算机仿真”课程具有多学科交叉、理论与实践并重的特点，且此课程系统建模部分概念抽象不易掌握，为了培养专业学位研究生的科学与职业素养，本课程探讨了以案例教学与学术职业兼备的学习方式，以“跟踪学科前沿、拓展教学内容、改革教学方法、倡导自主学习”为教学理念，对系统建模、算法实现与仿真等教学内容、教学手段、考试方式进行了配套改革。

关键词：专业学位研究生；教学改革；职业教育；案例教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）21-0114-02

一、专业学位研究生“系统建模与计算机仿真”课程改革的必要性

“系统建模与计算机仿真”课程是电子信息类专业学位研究生一门学科选修专业课，是面向工程实际的应用型课程，主要内容包括：实验数据分析与图形可视化、最优化技术建模与仿真、信号建模分析与仿真、现代建模方法及仿真等。

该课程在教学方式与课程内容方面，存在如下问题：

1.课程内容抽象与学生灵活运用能力低。该课程涉及内容广泛，教学内容较多但教学学时较少，概念、模型、算法抽象严谨。在前面教学过程中发现，一部分学生感到该课程枯燥无味，难于理解，因此学不进去；另外一部分同学数学基础较好，对概念、模型、算法能学懂，但是遇到具体问题，不能灵活运用。

2.课程目标定位不够清晰，内容与实际联系较弱。该课程基本或完全运用学术学位研究生的课程教学，不能体现专业性研究生课程的“实践”内容，缺失“专业性”的职业教育。

3.课堂教学效果有待加强，尤其要改进教学方式方法。教学方式枯燥、单一，“满堂灌”的教学方式弱化了研究生的学习兴趣；以课堂为中心，以教师为中心，以理论为中心的传统教学模式，教学效果不理想。

4.专业性研究生教育的实践教学部分比重不大。课程内容重理论轻实践，不利于专业研究生实现科研创新及今后在职业生涯中的发展。

5.教学内容创新意识不强，课程内容陈旧，不能与最新科研发展同步。

二、课程教学内容改革

1.将MATLAB仿真软件引入课题教学。MATLAB是美国MathWorks公司出品的数学软件，是Matrix Laboratory两个词的组合，即矩阵实验室，主要是面对科学计算，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，同时提供多个专业领域功能强大的工具箱与模块集，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。将MATLAB语言与系统建模理论相结合，使抽象的理论模型可视化、直观化，便于学生理解掌握，同时熟悉了MATLAB软件的使用方法。在系统建模与分析中，需要绘制较多仿真曲线，对于大型复杂系统的建模，如果采用人工绘图，不仅浪费时间且仿真曲线不精确，利用MATLAB较强的计算与可视化功能，可较容易地绘制仿真曲线，且能动态地仿真数学模型。由于本课程学时较少，因此要求专硕研究生课下自学MATLAB基本函数和语法。在课堂上讲解系统建模的相关理论与分析方法，简要介绍MATLAB工具箱中相关函数使用方法，课后作业分为两部分，一部分系统建模理论知识分析，二是要求使用MATLAB进行求解与仿真。

2.教学中引入工程案例。应用型高层次人才是专业学位研究生培养的目标，他们毕业后，可以独立负责某项技术及其科学研究，这也是专业学位研究生与高职职业性的区别。因此专业学位研究生的案例教学有别于本科的案例教学，不仅要考虑学生的兴趣，更要注重案例内容的理论层次性与创新性。根据电子信息类专业学位研究生的特点，案例教学分为四模块：实验数据分析与图形可视化、现代建模方法及仿真、信号建模分析与仿真、最优化技术建模与仿真。实验数据分析与图形可视化：研究生阶段，每位研究生都会做很多实验得出较多数据并进行处理，为了更直观地表达数据与分析数据，需要使用数学软件Matlab进行仿真，因此在授课时，针对典型二维图像、三维图形等进行了案例教学，同时，由于课堂时间的限制，课后也为同学们布置了多个典型数据可视化习题进行练习，为后续课题的深入研究与仿真奠定了坚实基础。现代建模方法及仿真：针对电子信息类专业学位研究生，本部分在课堂上安排了以下案例：形似及演绎推理建模案例、系统辨识案例、基于模糊集建模案例、基于神经网络建模案例和基于智能技术建模案例。在各类模型理论知识讲解的基础上，利用Matlab语言进行仿真，从而深入理解掌握各种建模方法。信号建模分析与仿真：列举了信号在时域、频域、空间域中信号分析与处理的相关案例，同时讲解了其在声音信号（一维信号）与图像信号（二维信号）中的应用；学生能系统深入理解信号处理的原理，同时仿真结果由工具软件Matlab形象表现。

三、课程教学方式改革

专业学位研究生教育属于研究生教育层次，因此其教育是职业教育与学术教育的综合，“职业性和学术性，两者兼备”，即需对学生开展学术与职业型教育。

1.以案例教学为主，重视运用团队学习、案例分析、模拟训练等方法，案例作为一个主要载体来实现整个教学过程，完成专业学位研究生的理论学术性教育学习，同时充分调动学生学习的主动性，组建学习团队，课外时间对教师所留题目进行模拟训练，同时使用Matlab软件对实践题目进行仿真，有条件的同学，可以将其运用于实习单位课题上面，实现职业性教育学习。

2.跟踪学科前沿，拓展教学内容，课堂授课时，将科研课题相关模块制作为案例，将最新进展引入课堂，使得课堂教学内容及时更新，从而突破教材的束缚，完成研究生教学与科研相结合，使教学内容更富有活力。

3.改革教学方法，倡导自主学习，在上述教学过程中实施开放式教学，转变教师与研究生在教学活动中的角色，教师不再是知识的传输者而是指导者，研究生不再是知识的被动接受者，而是成为知识的主动建构者，以研究生的“学”为主，教师的“教”为辅，充分挖掘研究生潜能，使其积极主动地参与到学习中去。

四、考评方式

为了更好地评价研究生学习效果，同时也为了鼓励后续研究生的学习，对此课程的评价体系也进行了改革，其评价标准综合考虑了对知识的理解、运用能力和综合素质，

为了更好地衡量对知识的理解、运用能力和综合素质，引入项目设计环节，增加理论与实践应用相结合的方式，项目设计在考核成绩中所占比重为50%，研究生可将其创新性思维在项目设计中得体体现并加以验证，平时成绩和课堂表现占总成绩的20%，期末试卷占总成绩的30%，因此，这种考核方式充分体现了“职业”教育参与其中。

参考文献：

[1]李艳杰，于艳秋.“现代控制理论”课程研究型教学实践与探讨[J].中国电力教育，2010，（15）：53-54.

[2]李娜.科学教育与职业教育双重视野下的我国专业学位研究生教育[D].西安：西安电子科技大学硕士论文，2010.

[3]贝绍轶.硕士专业学位研究生校企联合培养的探索与实践――以车辆工程为例[J].高教学刊，2016，（21）：19-21.

[4]生龙，马晓雨，郭云w，等.研究生《人工智能》课程教学方法改革浅析[J].教育教学论坛，2016，（6）：98-99.

[5]刘春生，张绍杰，王晶.“最优控制理论”研究生课程教学的探索与实践[J].电气电子教学学报，2015，37（3）：30-32.

收稿日期：2016-11-18

传统建模方法范文第3篇

关键词：中国制造2015；工业工程；生产系统建模与仿真

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0004-03

一、引言

“中国制造2025”的提出，制定了我国迈入世界制造业强国的时间表，为我国制造业的智能化、信息化等提出了新的要求。围绕实现制造强国的战略目标，《中国制造2025》设计了“一二三四五五十”的总体结构。其中“二”指的是工业化与信息化融合，第一个“五”就是五条方针，即“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化和人才为本”。这里面的“二”和“五”与工业工程专业的目标完全一致。工业工程专业基于系统工程思想，以运筹学等数学方法为理论基础，以信息技术为工具，采用定性与定量结合方法对包括制造业、服务业在内的由人、物料、设备、能源、信息等多种因素所组成的各种复杂企业或组织系统中的实际问题进行系统的分析、设计与优化，从而实现系统的最大效率和效益。因此，工业工程在“中国制造2025”战略中扮演举足轻重的地位。

生产系统建模与仿真课程是工业工程专业的一门专业基础课，该课程以系统理论、随机过程与统计学理论和优化理论为基础，以仿真系统软件为工具，通过对系统的分析，建立系统模型和仿真模型，对现实系统或未来系统进行动态实验研究。随着市场竞争的日趋激烈，企业生产系统日趋向柔性化、数字化、智能化、集成化方向发展，对系统的规划设计和运行管理也变得越来越复杂。利用系统建模c仿真技术，可以在计算机上快速再现一个复杂生产系统的状态，模拟其动态行为，分析该生产系统配置是否合理，系统功能能否满足要求，进而为生产系统的设计、改善及优化提供决策支持。学术界和企业界均高度重视对系统建模与仿真技术的研究与应用。《中国制造2025》总体结构中的“十”指高档数控机床和机器人、航空航天装备、先进轨道交通装备等十个重点领域，这些领域都离不开系统建模与仿真。因此，建模与仿真能力是今后制造领域人才的必备技能。通过这门课程的学习，希望学生掌握建模与仿真的理论和方法。

二、教学中存在问题分析

目前生产系统建模与仿真课程，一般都分为理论讲授和仿真实践两部分。其中理论部分又分为建模理论和仿真理论两部分。笔者所在学校，该课程总共48学时，其中理论34学时，上机实验14学时。理论内容包括系统建模的原理、系统建模方法（排队论、库存论、层次分析法等）、仿真的理论基础（随机数发生器、仿真程序调度策略、时钟推进机制等），具体内容和学时数如表1所示。通过多年的教学，发现现有的教学内容和实验方法存在以下问题：

1.部分知识陈旧，不需要在课程中占用大量篇幅介绍。课程中的随机数发生器、仿真程序调度策略、仿真时钟推进机制等，这些内容对于工业工程专业学生来说，太过抽象，不容易理解，而且里面的内容比较陈旧，现在的计算机仿真软件都已不再使用这些技术。这些内容可以让学生了解，但是可以减少篇幅。

2.课程内容设置不合理，排队论和库存论内容一般在运筹学课程中已经讲授过，在本课程中可以再深入一步，但可以不作为重点内容讲解。而目前在企业中广泛应用的问题，如车间调度问题、下料问题、布局问题等，课程没有涉及。同时，神经网络、遗传算法等智能建模技术也在企业中逐渐普及，也需要给学生介绍。

3.生产系统建模与仿真的理论部分表现得较为概念化、抽象化、数学公式化，学生在学习中容易迷失方向，无法将理论学习与实践应用联系起来，从而失去了学习本课程的兴趣。

三、改革方法

针对上述问题，结合“中国制造2025”对人才培养提出的要求，强调教学内容的系统化、智能化、实践性，主要做出了以下的教学改革：

1.删减原教学中陈旧、不和适宜的内容。主要将仿真理论部分的内容进行学时压缩，大量的仿真理论是计算机软件理论，对学生来说理解困难。仿真部分强调应用，学生需要掌握仿真软件的应用，而非开发仿真软件。因此，笔者主要介绍目前主流仿真软件所应用的一些技术，让学生了解即可。总体上，仿真理论部分学时从以前的16学时，压缩到目前的10学时，如表1所示。

2.增加企业实际中经常遇到的问题模型和智能化建模技术。在压缩仿真理论内容的同时，增加建模部分的内容。将排队论和库存论学时压缩以后（从以前的8学时，压缩至2学时），增加神经网络、遗传算法、Agent等智能建模技术，让学生了解这些方法的原理和应用领域。同时，增加常用系统模型一章，介绍在企业中经常遇到的各类模型，如车间调度模型、车间布局模型等，具体内容如表1所示。

3.应用问题导向学习法（Problem Based Learning，简称为PBL），设计“生产系统建模与仿真”课程实验。针对课程理论抽象，学生缺乏工程背景知识、不会理论联系实际解决企业实际问题、难以对各课程内容融会贯通、被动学习等主要问题，以巩固学生理论知识、培养学生工程实践能力、提高学生实际应用和创新能力为目标，应用PBL法设计了三个实验环节（如下表2所示），克服了传统主题导向法仅强调理论、知识点分割、学生被动接受讲课内容等种种弊端。每个环节实验背景一致、衔接紧密，内容高度连贯统一，学生通过不断解决每一环节老师提出的问题，层层深入，完成整个实验。调动了学生学习的主动性和创造性，对提高教学质量，提升学生工程实践能力，培养学生思考、创造、应用等综合素质，有显著作用。在PBL模式下学生学到的知识印象深刻，在未来的工作中遇到类似问题，学生也可以模仿该方法解决实际问题，使得知识能迅速转化为实际应用。

四、总结与展望

本课程的教学改革借势于“中国制造2025”的国家战略，以学生为中心，加强理论与实践结合、强调知识的系统性、智能性和实践性，以培养学生解决问题的能力、独立思考的能力和自主创新的能力为目标。从实施一年的情况看，学生的学习积极性显著增强，综合能力得到提高。基于课程实验，指导学生参加学科竞赛，获得国家级一等奖1项，二等奖1项，省部级奖励2项。但是实施过程中也反映出一些问题，如何与其他课程内容融会贯通是一个问题，学生无法将所学理论结合在一起解决一个实际问题。这需要和相关课程一起，做一个总体的课程实验设计，有待进一步探索和研究。

参考文献：

[1]刘云，龚小军，田斌，王亚民.工业工程专业《生产系统建模与仿真》课程实验教学探究[J].教育教学论坛，2013，（35）：237-238.

[2]查靓，杜轩，赵美云.“生产系统建模与仿真”课程教学改革探索[J].科教文汇，2015，（313）：77-78.

[3]张顺堂，张代芹.国内外工业工程本科人才培养课程体系比较[J].山东工商学院学报，2012，26（5）：115-119.

[4]钱吴永，王育红，曹文彬.工业工程课程体系设置优化研究[J].无锡商业职业技术学院学报，2014，14（2）：83-86.

传统建模方法范文第4篇

[软件工程建模面向对象

中图分类号摘要：TP3文献标识码摘要：A文章编号摘要：1671－7597(2008)0910034－01

一、引言

面向对象方法学也称为面向对象的开发方法，它属于软件工程的范畴。面向对象方法学的出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式，使开发软件的方法和过程接近人类熟悉世界解决新问题的方法和过程。也就是说，面向对象方法是一种崭新的思维方法，它是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象的集合。由于对象的独立封装，模块的可构造性、可扩充性、可重用性也大大加强，从而面向对象的软件工程能够胜任当今大规模复杂、易变软件系统开发应用的要求。

面向对象的软件工程要求首先对系统建立模型是对现实的简化，它提供了系统的蓝图。一个好的模型只需抓住影响事物发展的主要矛盾，而忽略那些次要矛盾。每个系统可以从不同方面用不同的模型来描述。因而每个模型都是在语义上闭合的系统抽象。通过建模可以按照实际情况对系统进行可视化模型具体地说明了系统结构或行为，指导我们构造系统模板

二、面向对象建模方法

建模是构造软件系统最基本的步骤，在软件工程学科中提供了多种多样的建模方法和高效的工具，其目的是为了在软件开发过程的早期就发现设计中可能隐含的缺陷和错误，对于今日的大型软件系统，采用一种合适的建模方法，建立一个良好的模型是成功的关键。在市场上已有一些公司，如Rationa1，Cayenne，Platinum等开始提供商品化的建模工具，即通常所谓的CASE工具，使得建模过程实现了一定的自动化的标准化，并逐步走向实用，而这些工具的后面，便是具有不同特色的建模方法。

下面分析比较Booch，OMT，OOSE，UML等几种主要的面向对象的建模方法摘要：

（一）Booch方法

Booch方法是由GradyBooch提出的，是一种主要面向设计的方法，它通过二维图形来建立面向对象的分析和设计模型，强调设计过程的不断反复知道满足要求为止。Booch方法非凡注重对系统内对象之间相互行为的描述，注重可交流性和图示表达。但在方法学上并不注重严格的过程，既不推荐软件设计人员该做什么，只是指出了其可做的工作。Booch方法把几类不同的图表有机地结合起来，以反映系统的各个方面是如何可相互联系而又相互影响的。这些图贯穿于逻辑设计到物理实现的开发过程中，包括类图、状态图、对象图、交互图、模块图和进程图。

（二）OMT方法

OMT(ObjectModelingTechnology对象建模技术)是由JamesRumbaugh

等人提出的。OMT方法包含了一整套的面向对象的概念和独立于语言的图示符号。它可用于分析新问题需求，设计新问题的解法以及用程序设计语言或数据库来实现这个解法。OMT方法用一致的概念和图示贯穿于软件开发的全过程，这样软件开发人员不必在每一开发阶段便换新的表示方法。

OMT方法从对象模型、动态模型、功能模型3个不同但又相关的角度来进行系统建模。这3个角度各自用不同的观点抓住了系统的实质，全面地反映了系统的需求。其中，对象模型表示了静态的、结构化的系统数据性质，动态模型表示了瞬时的、行为化的系统的控制性质，功能模型则表示了变化的系统的功能性质。在软件开发的周期中，这3种模型都在逐渐发展摘要：在分析阶段，构造出不考虑最终设计的应用域模型；在设计阶段，求解域的结构被加入到模型中；在实现阶段，应用域及求解域的结构被编码。

（三）OOSE方法

OOSE(Object_OrientedSoftwareEngineering面向对象软件工程)是由IvarJacobson提出的。它可较好的描述系统和其用户之间的信息交换机制，即用于向软件系统提出需求后，软件系统完成这项需求的过程。OOSE方法遵循瀑布式的软件开发过程，首先是描述和系统交互有关的用户视图，然后建立分析模型，最后的构造过程则完成交互设计、实现和测试。OOSE开发过程可在规定的顺序步骤指导下完成，其间答应少量的阶段反复。

（四）UML方法

UML即标准建模语言，是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术它的功能域不限于支持面向对象的分析和设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程，UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分。

1．UML语义摘要：描述基于UML的精确元模型定义。元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。此外UML还支持对元模型的扩展定义。

2．UML表示法摘要：定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法为系统建模提供了标准这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在语义上它是UML元模型的实例。

三、UML进行系统软件建模的过程

用UML建模之初要描述总体需求。在这一阶段中主要是建立用例模型和静态模型，以搭建系统体系结构。用例图是系统的高级视图，要求按照面向对象的原则，站在功能划分的角度将系统要实现的行为划分为用例；以用例之间的动态交互及交互时间为依据产生顺序图；接下来就在用例图的基础上抽象出系统的类，明确各模块之间的关系以适当的粒度画出类图，其中也包括了和用例图的相互迭代修改在分析完模块的静态交互关系后继而要绘制出构件图。以上这些过程中均不考虑系统的具体实现，如建立什么样的数据库或采用什么语言编码等，最好是以使用者的眼光去分析系统功能。为建立完整的系统模型，还要对模块交互和构件细节做进一步分析，补充状态图、活动图、协作图和实施图等，从尽可能多的角度对复杂系统进行描述。在模型确定后就可以借助相应的支撑软件将模型导出为相关代码，形成编码所需的初步框架。

传统建模方法范文第5篇

[关键词] 主体 商务智能 Gaia方法 KAOS方法

一、引言

目前有很多面向Agent软件工程方法，包括Gaia方法、KAOS方法，AUML方法等。Gaia方法是一种通用的Agent系统建模方法，既支持对Agent社会性的分析，又支持对单个Agent的分析。KAOS方法是对传统的软件工程的一种延续，它主要研究如何从用户提出的粗糙多义的需求目标中分析出实现这些目标所需求的基本组件及其交互关系，以及与实现这些组件相关的各类资源和约束条件等，采用目标驱动的方式获取用户需求，可以比较全面地获取系统的功能需求和非功能需求。但由于Gaia方法并没有考虑如何更好地进行需求获取，在系统建模的过程中对整个系统和组织的需求把握不完整。KAOS方法并不是一种纯粹的面向Agent软件开发方法，Agent只是作为一种辅助概念引入该方法的，在获取系统Agent时容易产生冗余定义。因此将KAOS方法和Gaia方法相结合，从组织以及用户两个角度共同来处理用户需求问题，使其既能够捕获系统的功能需求，也能够捕获系统的非功能需求，既能够对目标建立模型，也能够对Agent建立模型，从而更加准确的捕获用户需求。基于上述原因，本文以百货业商务智能系统为对象，探索了以Gaia方法为主，KAOS方法在需求获取阶段对Gaia方法进行补充的途径，并借鉴传统软件开发方法建模过程，定义KAOS-Gaia方法的生命周期，扩充Gaia方法原有的工作范围。

二、KAOS方法与Gaia方法

KAOS方法的目的是为需求工程的整个过程提供一个有效的需求分解、精化、建模的分析方法。KAOS方法以目标为核心分析对象，通过对需求目标的分析建立需求描述模型。为了使这个方法更接近于风险承担者之间交流和分析需求的方式，KAOS给予一个面向目标的过程。目标易于理解和交流，它描述了问题而不是解决方案，可以在不同的抽象层次上改进，它允许进行局部的和渐增的分析过程，这样可以保持全局的一致性。

KAOS方法具有以下优点:(1)以目标为核心的分析方法。(2)目标表达需求的抽象形式与具有更高抽象程度的Agent相一致。(3)目标作为用户提出需求的一种直接方式，让用户和开发者双方都能够很好地理解。(4)通过“HOW”和“WHY”的提问，自上而下和自下而上地分解初始目标，较好地保证了需求目标的完整性。(5)采用多层描述语言，易于理解、方便修改、扩展灵活。

三、KAOS方法与Gaia方法的结合

KAOS-Gaia方法是将KAOS方法和Gaia方法在一定程度上的结合，同时借鉴现有的软件工程方法和建模语言对这两种方法的一种改进和完善。KAOS-Gaia方法整体包括两大阶段：系统分析阶段和系统设计阶段，所涉及的模型包括目标模型、组织模型、环境模型、角色模型、交互模型、结构模型、Agent模型以及服务模型(见图1)。

面向Agent的KAOS-Gaia方法是KAOS方法和Gaia方法在系统建模方面的结合。KAOS Gaia方法在系统分析和设计过程中建立目标模型、组织模型、环境模型、角色模型、交互模型、Agent模型和服务模型。在模型描述上，该方法还借鉴了UML进行完善。将两者结合对系统建模具有以下优势:(1)通过目标驱动的KAOS方法来对系统整体目标进行需求获取，在需求方面既获取了功能性需求，也获取了非功能性需求，建立了目标模型，可以整体地把握分析的目标是否与用户目标一致。(2)目标模型有利于需求变更和软件复用。(3)KAOS-Gaia将Gaia方法的工作范围扩大，包括需求获取、分析、结构设计、详细设计四个阶段。(4)根据目标模型可以更完整地获取系统中的环境资源、角色以及角色之间的关系，从而建立环境模型、角色模型和交互模型。(5)Gaia方法以Agent作为主要研究对象，在分析的过程中注重角色和Agent之间的关系，从而避免了KAOS方法本身在面向Agent建模的过程中没有将Agent作为主要研究对象的不足。(6)采用传统软件工程的方法完善Gaia方法在详细设计阶段的设计。

四、基于Agent的商务智能系统分析与设计

建立全局目标模型。根据系统的业务需求和用户需求，建立系统全局目标模型。根据系统目标模型，将商务智能系统的组织分解成：前台收银（POS）系统、信息管理系统、中央结算系统、人事系统、财务系统、决策支持系统以及客户关系管理系统。各个子组织拥有各自相对独立的目标。

建立系统的环境模型。环境是指系统中的资源。对于中央结算MAS中，费用（包括费用的各种单据）、合同（与供应商签订的合同）、销售明细（每天销售的小票或者其它销售单据）、结算单（作为供应商的付款凭证）、促销档案（根据供应商或者商场的需求，业务部门或者其它部门会有一定的促销计划以促进商品的销售）等都可以看成是该系统的环境。

建立初级的角色模型和交互模型。从目标分解以及环境模型中可以分析出和结算单和联营核算目标相关的角色。为了表示这些角色，采用了一种抽象的、半形式化的方法来描述角色的能力以及行为，通过定义权利和责任两种属性来表示角色。可以利用角色模式来描述角色。根据角色模型中涉及的协议，详细地对协议进行描述，即确定协议的合作者、协议的输入和输出以及对于协议的简单描述。

选择和设计组织结构，并完善角色模型和交互模型。目前大多数的系统的管理模式属于串行管理模式，这种模式对于静态的企业结构和相对平稳的外部环境是适用的，但是，在竞争、合作、动态的环境中，由于串行的计划与控制过程往往滞后于环境的变化，所以这种方式已不再适用。而且，在各个角色之间存在着各种交互，如果采取串行结构通讯量比较大，构造的系统就会比较复杂。通过分析，选择层次式的拓扑结构来构造中央结算系统，而且由于各个角色具有不同的特长，因此采用工作专业化的控制体制，即各个不同的角色具有自己独特的技能和专长。整体来说本组织将采用基于协调中心（Coordinator）的管理模式，通过协调中心，实现任意两个实体之间的信息通信，从而实现整个系统协调、调度与控制，更好的降低了系统的协调成本。

建立Agent模型。根据系统结构设计阶段设计的组织结构，可以清晰地知道各个角色之间的关系，加上以往系统的设计经验，将中央结算MAS系统中的Agent分为信息资源Agent、业务活动Agent、计算分析Agent、协调控制Agent和接口Agent五类。在Agent模型中，确定Agent与角色之间的关系，根据Agent所执行的角色的协议和活动属性的定义，可以分析清楚Agent的工作流程，从而建立Agent的服务模型（见图2）。

五、基于Java的Agent开发框架与Agent实现

由于Java语言天然的平台无关系属性，采用JADE来开发Agent系统可以增加系统的可移植性。JADE中的Agent采用ACL的语言来实现通讯。ACL中定义了Agent间的通讯目的，也就是Agent行为方式的描述，表示发送者希望通过发送该消息而达到的目的。在ACL中定义的描述有REQUEST（发送者希望接受者执行该行动），INFORM（发送者希望接受者知道这个事实），QUERY_IF（发送者希望知道是否达到既定的状态），CFP（需要接受者给出建议和意见），ACCEPT_PROPOSAL，PROPOSE，REJECT_PROPOSAL表示发送者和接受者在进行协商。

在JADE框架下实现部分Agent系统，以下列举了实现系统中抽象Agent类，联营核算Agent类的核心代码。该系统中所有的Agent类都继承了JADE中所定义的Agent基类。

六、结束语

本文采用KAOS-Gaia方法对基于主体的商务智能系统进行系统分析和设计，采用目标驱动的KAOS方法对系统进行需求获取。以百货业商务智能系统为研究目标，对该商业系统中的中央结算MAS进行详细的需求获取、分析、设计和实现。KAOS-GAIA方法在整个系统建模的过程中基本上是采用了线性模式。

参考文献：

[1]F. Zambonelli, NR Jennings, MJ Wooldridge. Developing Multiagent Systems:the Gaia Methodology, ACM Transactions on Software Engineering and Methodology. September 2003, 12（3）:317～370

[2]Wooldridge M,Jennings N. R,Kinny D. The Gaia methodology for agent-oriented analysis and design. Journal of Autonomous Agents and Multi-Agent Systems. 2000,3（3）