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统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)是一种面向对象通用可视化建模语言,迄今为止已经成功地应用在诸如电信、金融、政府、电子、国防、航天航空、制造与工业自动化、医疗、交通、电子商务等广泛的领域中。因此,对UML模型(下文简称模型)间语义一致性检测的研究将变得非常有意义。
UML自身半形式化特点,以及多视图对系统的冗余表述,是构成模型间语义冲突的导火索,加之现代系统多人参与、分布设计和开发的特点让模型语义的一致性维护变得更困难。因此,构建一种支持Web信息共享、支持分布式一致性检测的UML模型一致性管理框架,则变得非常有意义。
本文选取类图.顺序图和状态图作为研究对象,结合UML定义的元模型了解这三种视图的本质结构后,分别对这三种视图进行形式化定义,为后面三种视图的OWL DL转换构建中转桥梁。随后从建模人员与模型的关系分析了建模一致性问题产生的原因,总结了类图、顺序图、状态图之间可能存在的一致性问题,并根据一致性问题的特点分为语法冲突和语义冲突两类。
本文研究了基于逻辑推理系统的模型一致性检测技术,创新点在于提出了一种以Web本体语言OWL为核心的一致性分析法——基于元模型的本体分析法。为了满足模型一致性检测的需要,本文提出了新的从UML视图到OWL本体的转换规则(也称转换算法),而不是纯粹的UML元素到OWL语法的一一映射。利用UML本体模型自身的逻辑推理能力,可将模型一致性检测问题转换为概念可满足性问题以及实例与概念的一致性检测问题,从而实现模型的一致性验证。同时,这种验证技术对基于MDA的模型迭代开发中模型语义的一致性维护也是十分有利的。此外,OWL是基于XML语法的结构化语言,并能被计算机识别和处理,转换后的UML本体模型可在Web上共享,并在其他领域实现知识的重用。
结合OWL语言的特点,本文的一致性检测实验平台提供了三种一致性检测策略,并通过实例验证OWL DL本体映射规则和一致性检测策略的可行性。