[論文レビュー] Changes, States, and Events: The Thread from Staticity to Dynamism in the Conceptual Modeling of Systems

Sabah Al‐Fedaghi|arXiv (Cornell University)|Aug 11, 2020

Business Process Modeling and Analysis参考文献 22被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、有限状態機械（FSM）を静的構成から導出することで、静的および動的システム記述を統合する統一的概念的モデリング枠組み—Thinger Machine（TM）モデリング—を提案する。3つのモデルS（静的構成）、D（状態特定）、B（行動的時間的順序）を導入し、時間的イベントが非時間的静的変化から生じることを示し、静的記述から直接的に行動を指定可能にすることで、変化、状態、イベントの意味的明確性が向上する。

ABSTRACT

This paper examines the concept of change in conceptual modeling. Change is inherent in the nature of things and has increasingly become a focus of much interest and investigation. Change can be modeled as a transition between two states of a finite state machine (FSM). This change represents an exploratory starting point in this paper. Accordingly, a sample FSM that models a car s transmission system is re-expressed in terms of a new modeling methodology called thinging machine (TM) modeling. Recasting the car-transmission model involves developing (1) an S model that captures the static aspects, (2) a D model that identifies states, and (3) a B model that specifies the behavior. The analysis progresses as follows. - S represents an atemporal diagrammatic description that embeds underlying compositions (static changes) from which the roots of system behavior can be traced. - S is broken down into multiple subsystems that correspond to static states (ordered constitutive components). - Introducing time into static states converts these states into events, and the behavior (B) model is constructed based on the chronology of these events. The analysis shows that FSM states are static (atemporal) changes that introduce temporal events as carriers of behavior. This result enhances the semantics of the concepts of change, states, and events in modeling and shows how to specify a system s behavior through its static description.

研究の動機と目的

• 静的記述と動的行動の間の概念的モデリングのギャップを埋めること。
• システムモデリングにおける静的状態から動的イベントへの移行を形式化すること。
• システム行動が静的構造的構成から直接導出可能であることを示すこと。
• ソフトウェア工学における変化、状態、イベントの概念の意味的明確性を高めること。
• S、D、Bの3モデルアプローチを通じて静的および動的側面を統合する統一されたモデリング枠組みを提供すること。

提案手法

• Sモデルは、システム部品の非時間的で静的構成を捉え、基礎となる構造的変化を表現する。
• Dモデルは、Sモデルの静的構成から導かれる離散的状態を特定し、順序付けられた構成的要素を形成する。
• 時間の導入により静的状態が時間的イベントに変換され、行動モデリングが可能になる。
• Bモデルは、時間埋め込みされたこれらのイベントの時間的順序に基づいてシステム行動を構築する。
• 自動車変速機システムの有限状態機械（FSM）表現をTM手法を用いて再表現し、アプローチの有効性を検証する。
• フレームワークは、FSMの状態を非時間的変化として再解釈し、それらを行動的イベントの根拠とすることで、静的から動的へとつなげる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静的システム構成は、概念的モデリングにおいてどのように動的行動を生じさせるか？
• RQ2 システムモデリングにおける変化、状態、イベントの間の意味的関係は何か？
• RQ3 システム行動は静的構造的記述から形式的に導出可能か？
• RQ4 静的状態に時間を取り入れることで、それがどのように行動的イベントに変容するか？
• RQ5 非時間的構成は、動的システム仕様を可能にする役割を果たすか？

主な発見

• Sモデルは、明示的な時間がない状態でも、静的構成にシステム行動の根拠が内在していることを明らかにする。
• 有限状態機械（FSM）の状態は、非時間的変化として再解釈され、動的イベントの基盤をなす。
• 静的状態に時間を取り入れることで、それらは行動モデル（B）を駆動するイベントに変容する。
• Bモデルは、静的状態から導出されたイベントの時間的順序に基づいて構築され、動的行動指定が可能になる。
• TM手法は、S、D、Bモデルを用いて自動車変速機システムを再表現し、静的構成から行動を導出可能であることを実証した。
• 統一されたモデリングの糸口を通じて、変化、状態、イベントの相互依存性を示すことにより、それらの意味的明確性が向上した。