概念模型的结构化表示

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1、1绪论1.1研究的背景、目的和意义1.1.1研究背景现代管理信息系统或软件系统正变得越来越复杂，往往涉及到大量的对象、数据和复杂的流程，包括人、物和环境等多种因素，且智能程度越来越高。如何快速高效地根据用户需求和实际业务，来分析设计并最终实现系统一直是相关行业讨论和研究的热点。研制规模庞大、结构复杂的系统，不但需要大力科学地组织系统的设计和开发工作，特别是对那些关键的、有着广泛价值的、具有开创性的思想、方法和技术的研究。经典模型理论认为概念模型是由人们的经验、知识和直觉形成的系统抽象描述。而信息系统开发领域的概念模型则特指不依赖于具

2、体计算机系统而纯粹反映信息需求的概念结构。管理信息系统开发的经典流程如图1.1所示[1]。其中概念模型在整个流程中有重要的地位，它发挥着现实世界与计算机上运行的实际系统之间的桥梁作用。专业知识人员和开发者共同完成专业知识拥有者为主专业开发者为主现实世界面向知识的概念模型面向设计的概念模型系统的逻辑设计系统的实现概念模型系统分析和设计人员系统开发和实现人员图1.1信息系统开发流程示意图通过概念模型的建立，可以让系统使用人员用其熟悉的所从事领域的专业知识向开发人员讲解对系统的需求，其过程既不违背其专业的表达习惯，而又不需要开发人员十分精

3、通该领域的专业知识[1-2]。反过来，通过概念模型开发人员可以向使用人员讲解系统设计，而不需要使用人员掌握软件专业的知识方法和工具。鉴于概念模型在系统开发过程中的重要性，对模型的存储、管理便成为了系统设1计人员十分重视的问题。由于概念模型的具体形式受人们主观因素影响很大，给大型系统的大量概念模型的管理带来了困难。当今系统开发领域从两个方向解决以上问题。一是在建模时便使用标准化语言，用标准化元素或模板来建立模型，利用统一建模语言（UML:UnifiedModelingLanguage）建模[3]便是这一思路的体现。另一方向是对非标准化

4、语言建立的模型进行标准化改造，即用其它语言对模型进行规范表示和描述，这就是本文所讨论的内容。本文以可扩展标志语言（XML:eXtensibleMarkupLanguage）为描述语言，从模型结构出发对模型进行描述，从而实现模型描述的规范化。1.1研究的主要工作与意义本文所做的主要工作首先是通过“三层论”来探讨如何将概念模型描述的本质内容与它的形式化表示分解开来，将模型的描述工作转化为对概念和概念间关系的描述。然后借用知识工程和人工智能领域中“本体”的概念[4]，研究所要描述模型相关领域的具体内容，抽象出该领域知识的本体。本文还应用框

5、架理论，提出用框架理论来构造本体的结构化描述框架，并给出具体的框架实例。最后用特定语言规范描述本体框架（文中讨论的是以XML语言作为标准语言来完成对基本元素的描述）。模型结构化描述方法的主要意义在于：结构化描述把专业模型信息以图、文、表等一套标准化、规范化的形式表示出来，将相关领域的业务描述成概念模型，即开发人员易懂、易用、详尽、够用的完整信息，且这些信息的表达形式本质上是与系统实现无关。通过使用规范语言对概念模型进行结构化描述，可以改善对概念模型的管理和应用，提高实际系统开发的效率。通过结构化方法将概念模型进行有机拆分，使之变成一

6、系列的模型元素，并辅以规范的模板框架加以表示，从而同时提高了概念模型的规范性。1.1.1相关文献综述下面就对关于XML，概念模型，结构化建模，本体论等理论的相关内容进行综述。1.2.1概念模型1）基本的模型理论（1）模型的定义模型是对客观实体系统（实体系统即是由客观世界中物体组成的系统）的特征要2素、相关信息和变化规律的一种抽象表述，它反映了系统某些本质属性。模型描述了实体系统各要素间的相互关系以及系统与环境之间的相互作用。模型更深刻、更集中、更普遍地反映所研究系统的特征。模型有如下三个特征：①是实体的抽象或模仿②是由与分析问题有关

7、的因素所组成③是用来表明这些因素间的关系建模的意义在于：①客观实体系统很难作试验，或者根本不能做实验②现实虽然可以作试验，但是利用模型更便于理解③模型易于操作，利用模型的参数变化来了解现实问题的本质和规律更为经济方便[4]。从模型的特征和意义可以看出，模型是现实系统的抽象，它既反映客观实际又高于实际。现实范围广泛内容复杂，使用模型的目的就在于通过模型认识和掌握客观世界，并为改造客观世界提供有关信息。因此在系统分析中模型被广泛地采用。（2）模型分类从不同的角度观察模型，可以得出多种不同的分类方法。按模型的形式分，模型有抽象模型和形象模

8、型；按模型中变量的性质分，模型有动态模型和静态模型、连续模型和离散模型、确定性模型和随机性模型等；按模型的规模分，模型有宏观模型、中观模型、微观模型；按模型的用途分，模型有工程模型、科研用模型，管理模型等。在此，我们就模型的形式对模型