軟件測試面向系統建模的模型集成[1] 軟件測試工具
關鍵字：系統建模 模型集成
使用模型就像找專家咨詢來幫助解決問題。當問題既不尋常又少見，有必要尋求多方意見而綜合考慮，這是對系統建模中模型集成的一個很通俗的解釋。規范一些， 系統 是一些對象或部件如人、資源、概念或者過程的集合，以完成某些功能或者達到某個目標。 模型 是有關一個系統、理論或現象的一個概要性的描述，它闡明已知或可推出的性征以用于深入的研究。 在分析問題時，常需要創建一個或多個模型，特別是對于復雜的問題。多個模型的組織是模型集成所考慮的問題。但模型集成不僅僅囿于單純地建立模型間的連接，它與系統建模過程緊密聯系。關于模型集成的研究因領域人員對模型的理解而有所不同，尤其體現在運籌 / 管理科學和信息系統領域人員對此問題的認識上，實際表現為對模型與知識的區別。 從知識工程來看，知識可定義為一種模式 (pattern) ，而模型是一種特殊形式的模式。知識表達可以是專家系統知識庫中的邏輯形式，亦可以是各種分析形式的表達。從其他領域，特別是運籌與管理領域，則持相反的觀點，認為模式是一種特殊形式的模型 [1] 。關于知識與模型的爭論始終持續著，這也反映在決策支持系統的發展上。 DSS 最初是基于模型的，有優化模型、仿真模型、啟發式模型、其它的描述型模型、預測模型等等。模型的增多，就有一個管理以提高效率的問題。 20 世紀 70 年代中期數據庫技術發展開始成熟，人們借鑒數據管理上的方法實現模型管理。由于數學模型的結構不能顯性表達，簡單套用數據管理的方法實現模型管理有很大的局限，因為建模是復雜的、迭代的過程，于是發展了支持建模過程的模型管理。建模過程包括 識別問題、創建、實現、驗證、求解、分析和維護模型等任務， 支持建模過程即提供相應的工具，這些工具有任務表達的語言并能執行完成任務的操作。而具體實現時“模型集成”被視為創建模型的一個目標。
關于模型管理的一些代表性的綜述，較早的有 Elam 和 Lee 主編的 1986 年在 Decision Support Systems 第 2 卷第 1 期對過去 6 、 7 年研究的思考和今后研究的展望 [2] ，之后有 Shetty, Bhargava 和 Krishnan 等主編的 Annals of Operations Research1992 年的一期專集 [3] ， Blanning 主編的 1993 年 Decision Support Systems 的一期專集 [4] ，正是 6 、 7 年前展望的一些成果。最新的一篇綜述由 Krishnan 和 Chari 所著， 2000 年在網絡雜志 Interactive Transactions of ORMS 上發表 [5] 。 93-94 年間涌現了大批有關模型管理的文獻，體現了該領域的豐富成果。而模型集成逐漸不再視為模型管理的一支，它已涵蓋模型創建任務中的所有問題。但自那以后直到 2000 年的 6 、 7 年間很少有深刻或全面的文章，研究似乎處于低潮。實際上，深入的研究走向將理論研究成果應用于現實的復雜性，涌現了一批面向特定領域或問題的建模支持軟件。另一方面，互聯網技術自 90 年代以來的迅猛發展為模型集成與管理帶來了新的機遇和挑戰，如分布式技術。
本文集中討論模型集成，它源于考慮這樣的問題：面對新問題沒有現成模型時，系統建模者如何利用已有資源(模型和經驗)而構建一個關于問題的描述模型，以深入探索?
• 模型集成與集成式建模環境
• 模型表達
在過去的十幾年間模型管理的主要成就體現在模型表達，有三個主要流派：結構建模、邏輯建模和圖建模。結構建模 (structured modeling) 是一種基于圖論的標準的描述型模板，它擴充了數據庫技術中的語義數據模型以描述數學模型中的復雜性 [6] 。結構建模允許用戶在不同的抽象層面上以圖形、文本或代數形式察看模型。邏輯建模 (logic modeling) 是人工智能和數學規劃的一種結合，主要是應用一階邏輯表達模型知識 [7] 。圖建模 (graph grammars) 將模型比喻為圖，從而提供了一種形象化的模型表達方式 [8] 。這種描述和操縱模型的方式在使用可視化程序設計技術時特別有利于模型的實現。這三種模型表達方式相互借鑒，相互融合也是模型表達重要的研究領域 [9,10] 。
• 集成方式
模型集成有兩類廣泛的議題，即結構 (scheme) 集成和過程 (process ) 或求解器的集成 [11] 。這是從技術角度根據傳統的程序設計語言考慮的。結構集成指合并兩個模型的體系以創立一個新模型。過程集成指求解過程的連接;簡單地可理解為一個模型的輸入是另一個模型的輸出，問題是求解過程的組織序列是否可以推理出來。這里值得研究的問題很多，如化解沖突、模型表達、求解控制等。這時模型不再被視為黑盒子，而是玻璃盒子。允許訪問模型的全部結構的設計是極為復雜的。目前有關研究主要在化解沖突和模型表達上。給定模型結構變化的范圍，人們怎樣才能判定集成的模型是有效的?在這方面最著名的工作是 Geoffrion 的結構建模。文 [11] 則是過程集成方面的先驅性的工作，其中也討論了從組織視角和實現視角等方面的考察。當一個組織有模型集成的動機時一般立足于戰略性建模，因為有效的戰略規劃需要集成有關特定功能和操作的各種模型，如后勤管理系統中的復雜操作。而實現視角則關注于面向對象的集成式建模環境。不過目前大多數的理論研究集中于技術角度。
Geoffrion 從結構建模的角度對應于結構 / 過程集成對模型集成方式作了一種劃分：縱深 (deep) 集成和功能 (functional) 集成 [12] �？v深集成合成兩個以上的模型以創建一個新的模型;新模型采用同樣的表達方式。功能集成并不產生同樣表達方式的新模型。通過疊加一個計算議程而協調模型的運算，議程規定了如何實現功能集成。典型的如指定某些已有模型的輸出是另外一些模型的輸入但需要明確模型運算的順序。
區分這兩種集成很重要，更重要的是辨明什么需要集成。 Geoffrion 解釋了四種層次的模型抽象：模型實例 (instance), 模型類 (class), 模型或問題模板 (paradigm) 和模型領域 (tradition) [13] 。如一個傳統的運輸模型可視為 Hitchcock -Koopmans 運輸模型類的一個實例，后者又是運籌 / 管理領域的網絡流建模問題;其他一些相關的建模領域可能包括數據庫管理和人工智能。以下為 10 種可能的集成類型(其中兩個指兩個或兩個以上)：
• 兩個建模領域的接合;
• 一個建模領域中兩個問題的接合;
• 不同建模領域中兩個問題的接合;
• 同一領域同一問題的兩個模型類的接合;
• 同一領域不同問題的兩個模型類的接合;
• 不同領域和問題的兩個模型類的接合;
文章來源于領測軟件測試網 http://www.kjueaiud.com/
