CN105988786A - 利用uml与xml映射建立数据流程一体化模型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,该方法包括步骤:S1、生成标准UML元模型;S2、生成含有XSD构造型的UML元模型;S3、对含有XSD构造型的UML元模型进行由UML向XML的正向映射,生成数据流程XML一体化模型,判断是否满足建模的要求,是则结束流程,否则继续;S4、将数据流程XML一体化模型进行由XML向UML的反向映射,生成含有XSD构造型的UML元模型;S5、修改调整反向映射生成的含有XSD构造型的UML元模型,转入步骤S3。本发明所述技术方案实现了数据流与工作流的统一描述,使得模型的设计质量得到提高。

Description

利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法
技术领域
本发明涉及过程集成与设计优化技术领域。更具体地,涉及一种利用UML(标准建模语言)与XML(可扩展标记语言)映射建立数据流程一体化模型的方法。
背景技术
面向数据和流程集成的一体化模型是目前集成设计平台研究与开发领域的核心技术之一,它以数据集成和过程集成为最终目标,直接决定了流程的模板建立方法和引擎调度方法。一体化模型的核心功能是要实现工作流中角色、路由、变量和规则的定义。
在航天等复杂产品研制领域,产品的虚拟试验表现出多学科、多任务、多软件工具和多角色的特点,目前的方法和手段难以满足虚拟试验在试验过程控制、试验数据跟踪、试验角色调度和试验参数传递等关键环节上的控制要求。特别是在多次试验并行开展的情况下,为了保证试验任务的有序执行和试验数据在不同任务之间的有效传递,需要对试验流程进行统一的监控。其中,数据流程一体化模型的开发是实现虚拟试验流程控制的关键。
在构建一体化模型的过程中,目前存在的一个突出问题是常用的、直观的UML元模型不能直接生成最终的结构化的XML模型,而若是直接编写XML模型,则一体化模型的复杂性和非直观性给模型构建人员带来困难,同时一体化的模型质量需要提高,如果没有合理的XML模型,那么就不能构建形式灵活、实例可控的虚拟试验流程监控系统,使得虚拟试验的角色与过程不可控、模型与数据不可追溯。
因此,需要提供一种利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,解决数据流程一体化模型在过程集成与设计优化系统中元素的扩展性、一致性和全面性等问题,并解决虚拟试验角色与过程监控、数据与模型追溯的问题。
为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,该方法包括如下步骤:
S1、定义标准UML元模型中的模型元素,生成标准UML元模型;
S2、在标准UML元模型的基础上添加XSD的构造型,定义含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素,生成含有XSD构造型的UML元模型;
S3、根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系对含有XSD构造型的UML元模型进行由UML格式向XML格式的映射,生成数据流程XML一体化模型,判断数据流程XML一体化模型是否满足建模的要求,若是则流程结束,若否则转入步骤S4;
S4、将数据流程XML一体化模型进行由XML格式向UML格式的映射,生成含有XSD构造型的UML元模型;
S5、修改步骤S4中生成的含有XSD构造型的UML元模型,得到修改后的含有XSD构造型的UML元模型,转入步骤S3。
优选地,步骤S2进一步包括如下子步骤:
S2.1、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程基本信息;
S2.2、绑定含有XSD构造型的UML元模型中流程角色;
S2.3、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程变量;
S2.4、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程任务;
S2.5、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程路由;
S2.6、进行含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射,生成含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射模型;
S2.7、根据含有XSD构造型的UML元模型中流程基本信息、流程角色和数据流程的映射模型,生成含有XSD构造型的UML元模型。
优选地,步骤S2中含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素包括流程类型的模型元素和组件类型的模型元素。
优选地,流程类型包括任务类型,任务类型属于虚类,任务类型派生的实体类包括人工任务类型。
优选地,任务类型包括复杂任务类型,复杂任务类型属于虚类,复杂任务类型派生的实体类包括顺序任务类型和循环任务类型。
优选地,复杂任务类型包括流程定义类型。
优选地,含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素中的类是通过组件类型、任务类型到流程定义类型的继承关系实现的。
优选地,步骤S3中“根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系对含有XSD构造型的UML元模型进行由UML格式向XML格式的映射,生成数据流程XML一体化模型”进一步包括:根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系将含有XSD构造型的UML元模型转化为数据流程XML一体化模型的格式XML Schema。
本发明的有益效果如下:
本发明所述技术方案公开了建立面向数据和流程集成的一体化模型的方法,实现了数据流与工作流的统一描述,使得模型的设计质量得到明显提高。由本发明所述技术方案生成的XML Schema文件可以直接通过实例化产生与虚拟试验应用对应的具体流程描述XML文件。本发明所述技术方案进一步提出了元模型的实现方法和实施步骤,规范了建立一体化模型的实施步骤,模型实现方法与具体应用松耦合,保证了该方法的灵活性,同时,使得模型的设计周期明显缩短。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法的流程图。
图2示出利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法的XML数据流程一体化模型中的元素建模的流程图。
图3示出利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法的含有XSD构造型的UML元模型的示意图。
图4示出利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法的生成含有XSD构造型的UML元模型的示例图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示,本实施例提供的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法包括如下步骤:
Step1、以复合设计模式的元模型为主,增加组件的概念,通过活动和组件进行关联,定义标准UML元模型中的模型元素,生成草图阶段的初步的实体级别的标准UML元模型;
Step2、在标准UML元模型的基础上添加XSD的构造型,定义含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素,生成含有XSD构造型的UML元模型;
Step3、根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系对含有XSD构造型的UML元模型进行由UML格式向XML格式的映射,生成数据流程XML一体化模型,判断数据流程XML一体化模型是否满足建模的要求,若是则流程结束,若否则转入步骤Step4;
Step4、将数据流程XML一体化模型进行由XML格式向UML格式的映射,生成含有XSD构造型的UML元模型;
Step5、编辑调整该含有XSD构造型的UML元模型,由于由UML向XML的映射产生的数据流程XML一体化模型在UML草图阶段不能完全满足建模的要求,通常需要对其做进一步修改,所以需要映射回UML格式并在XSD编辑环境下进行修改,得到修改后的含有XSD构造型的UML元模型,转入步骤Step3。
其中
如图2所示,步骤Step2进一步包括如下子步骤:
Step2.1、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程基本信息:
流程基本信息需要反映流程定义的版本、名称和描述,并通过流程ID对多个流程定义进行标识。
Step2.2、绑定含有XSD构造型的UML元模型中流程角色:
虚拟试验是多角色的人员共同参与的,需要在WEB的环境下进行协同,所以在集成元模型中需要考虑角色的定义,本实施例是将角色与特定的人工参与的任务绑定,角色作为任务的一个属性。
Step2.3、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程变量:
按照影响范围,流程变量包括流程的全局变量和任务的局部变量,全局变量是整个流程的输入或输出变量,它被流程中的任务变量引用;任务的局部变量是任务定义时需要的、与任务功能相关的变量。
按照复杂程度,流程包括Aggregate和Scalar两种类型,Aggregate类似与结构体,它可以根据需要包含多个变量。通常,Aggregate变量下面需要包含多个Scalar变量,也可以继续包含另外的Aggregate变量,所以支持流程变量的逐层分解。
Step2.4、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程任务:
流程任务包含三大类,即复杂任务(complex activity)、任务(activity)和组件(component)。其中,任务包括两大类,一种是人工参与的(如mail、humanactivity等)、一种是自动执行的;组件是封装好的、已注册的分析任务或计算任务,属于自动执行的任务;复杂任务解决流程的路由和控制问题,包括需要进行多次运行的任务,如优化任务,这类任务中若只包含组件任务,则具有驱动的功能。
Step2.5、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程路由(即控制流):
流程的路由包括两方面,一是流程控制或者实现某种工作流模式(workflow pattern)需要的复杂任务,如loop、sequence、parallel、switch和back等,与它们类似的还包括Driver任务,与组件的控制运行相关;二是能够支持流程的多级分解,能够支持树状结构的流程定义,某一级的叶节点及其以下直到根结点的元素可以作为一个组件发布。显然,流程定义可以作为一个特殊的复杂任务进行描述。
Step2.6、进行含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射,生成含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射模型:
流程的数据流是在流程路由定义的基础上,对流程任务之间的变量进行映射。数据流是分层进行组织的,在某一复杂任务下(通过父任务ID)的源、目标来完成数据流的定义。
Step2.7、生成含有XSD构造型的UML元模型:
在步骤Step2.1、Step2.2的基础上结合步骤Step2.6生成的含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射模型,生成含有XSD构造型的UML元模型。
如图3所示,步骤Step2“在标准UML元模型的基础上添加XSD的构造型,定义含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素,生成含有XSD构造型的UML元模型”中含有XSD构造型的UML元模型中的主要模型元素包括:
组件类型,是顶层的抽象类,定义了组件定义、变量、数据流和控制流等,就可以直接在流程中的任务中重用;
流程类型,流程类型进一步包括任务类型和由任务类型派生而成的复杂任务类型:
任务类型(虚类任务),是流程部分的顶层抽象模型,包括人工任务、复杂任务等类型;
复杂任务类型(虚类复杂任务),是流程部分的、任务类型下的子模型,包括顺序任务类型和循环任务类型等;
流程定义类型(流程定义类型),是对流程部分的综合定义,是复杂任务类型的子模型。
如上所述,含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素包括流程类型的模型元素和组件类型的模型元素,其中的类是通过组件类型、任务类型到流程定义类型的继承关系实现的。继承关系保证了组件类型中的内容在任务类型中得到最大程度的重用,这样,组件类型下的元素及其属性,包括组件定义、变量、数据流和控制流等,就可以直接在流程中的任务中重用,组件的概念也添加到了新的数据流程一体化模型中。
流程类型的模型元素如图3所示,任务类型和复杂任务类型两个类型属于虚类,由它们派生的实体类,如人工任务、顺序任务类型和循环任务类型等,是XSD的有效元素,它们的元素和属性被重用。这些实体类组成了树状结构,从而实现复杂任务与一般任务之间的组合关系。
组件类型的模型元素包括全局变量定义涉及的变量集合和模型接口变量集合的两个类型。组件模型除了以上两个本身的属性外,还包含数据的控制流、变量类型和数据流类型三部分的复杂元素,其中,数据控制流描述了变量之间的映射关系,这种关系可以是一对一的、也可以是一对多的输入输出关系。这样,数据流程一体化模型中的流程控制、变量,以及新增加的数据流部分被统一增加到组件类型的模型元素中。
步骤Step3中“XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系”如表1所示:
表1映射关系表
根据表1所示的映射关系将含有XSD构造型的UML元模型转化映射为数据流程XML一体化模型的格式XML Schema,数据流程XML一体化模型的模型元素的主要类型的属性定义如表2至表5:
表2组件类型
由于人工任务类型继承任务类型和组件类型,所以在表3中将两者归到一起说明。
表3任务类型
表4复杂任务类型
说明:一体化模型中还有其他几类复杂任务和一般任务,本说明以循环任务和顺序任务等典型任务为例进行说明。
表5流程定义类型
元素、属性名称 数据类型 含义 约束和备注
1. 模型ID VARchar(100) 模型ID
2. 模型名称 VARchar(100) 模型名称
3. 模型描述 VARchar(100) 模型描述
4. 模型版本 VARchar(100) 模型版本
按照本实施例提供的技术方案,首先在XSD构造型的基础上实现UML元模型,元模型在本实施例的框架基础上,按照虚拟试验数据流程XML一体化模型在流程控制中的要求,扩展了DataflowType(数据流)、VariableType(变量)和childActivitiesType(子任务)等类型,实现了图4所示的含有XSD构造型的UML元模型,通过本实施例中的UML和XML映射方法,生成数据流程XML一体化模型,代码如下:
下面通过本实施例提供的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法在某虚拟试验中的应用来对本实施例做进一步说明:
本实施例提供的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法在某虚拟试验数据流程一体化模型中应用,该流程包含试验模型、数据和不同试验流程模式的一体化建模要求。包含“XX数据”和“XX结果”等虚拟试验数据;“获取XX数据”、“数据转换”、“获取XX文件”、“上传到模型库”、“选取模型”、“给定模型参数”、“获取”等人工任务;“地面试验分析阶段”、“XX试验XX阶段”等顺序任务,以及“调整XX”等循环任务,利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法和上述的XSD,可以生成XML数据流程一体化模型,代码如下:
应用效果表明本发明的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,满足虚拟试验流程控制等应用领域对于数据流程一体化建模的要求;满足可视化建模与结构化建模同时发挥建模优势的要求;通过该方法生成的一体化模型可行、有效。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
S1、定义标准UML元模型中的模型元素,生成标准UML元模型;
S2、在标准UML元模型的基础上添加XSD的构造型,定义含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素,生成含有XSD构造型的UML元模型;
S3、根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系对含有XSD构造型的UML元模型进行由UML格式向XML格式的映射,生成数据流程XML一体化模型,判断数据流程XML一体化模型是否满足建模的要求,若是则流程结束,若否则转入步骤S4;
S4、将数据流程XML一体化模型进行由XML格式向UML格式的映射,生成含有XSD构造型的UML元模型;
S5、修改步骤S4中生成的含有XSD构造型的UML元模型,得到修改后的含有XSD构造型的UML元模型,转入步骤S3。
2.根据权利要求1所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,所述步骤S2进一步包括如下子步骤:
S2.1、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程基本信息;
S2.2、绑定含有XSD构造型的UML元模型中流程角色;
S2.3、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程变量;
S2.4、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程任务;
S2.5、定义含有XSD构造型的UML元模型中流程路由;
S2.6、进行含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射,生成含有XSD构造型的UML元模型中数据流程的映射模型;
S2.7、根据含有XSD构造型的UML元模型中流程基本信息、流程角色和数据流程的映射模型,生成含有XSD构造型的UML元模型。
3.根据权利要求1所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,所述步骤S2中含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素包括流程类型的模型元素和组件类型的模型元素。
4.根据权利要求3所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,流程类型包括任务类型,任务类型属于虚类,任务类型派生的实体类包括人工任务类型。
5.根据权利要求4所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,所述任务类型包括复杂任务类型,复杂任务类型属于虚类,复杂任务类型派生的实体类包括顺序任务类型和循环任务类型。
6.根据权利要求5所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,所述复杂任务类型包括流程定义类型。
7.根据权利要求6所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素中的类是通过组件类型、任务类型到流程定义类型的继承关系实现的。
8.根据权利要求1所述的利用UML与XML映射建立数据流程一体化模型的方法,其特征在于,所述步骤S3中“根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系对含有XSD构造型的UML元模型进行由UML格式向XML格式的映射,生成数据流程XML一体化模型”进一步包括:根据XSD构造型与含有XSD构造型的UML元模型中的模型元素之间的映射关系将含有XSD构造型的UML元模型转化为数据流程XML一体化模型的格式XML Schema。
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