[论文解读] 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 6

一句话总结

本文提出了一种统一的概念建模框架——Thinger Machine (TM) 建模，通过将有限状态机（FSMs）重新解释为源自静态组合的产物，弥合了静态与动态系统描述之间的鸿沟。该框架引入了三个模型：S（静态组合）、D（状态识别）和B（行为时序），表明时间事件可从无时序的静态变化中产生，从而实现直接从静态描述中指定行为，同时增强了对变化、状态和事件的语义表达。

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.

研究动机与目标

• 解决概念建模中静态描述与动态行为之间的鸿沟。
• 形式化系统建模中从静态状态到动态事件的转换过程。
• 展示系统行为如何直接从静态结构组合中推导得出。
• 增强软件工程中变化、状态和事件概念的语义清晰度。
• 提供一个统一的建模框架，通过三模型方法（S、D、B）整合静态与动态方面。

提出的方法

• S模型捕获系统组件的无时序静态组合，表示潜在的结构变化。
• D模型从S模型的静态组合中识别离散状态，形成有序的构成组件。
• 将时间引入静态状态，将其转化为时间性事件，从而实现行为建模。
• B模型基于这些嵌入时间的事件的时序序列构建系统行为。
• 使用TM方法论重新表达汽车变速系统的有限状态机（FSM）表示，以验证该方法的有效性。
• 该框架将FSM状态重新解释为无时序的变化，作为行为事件的根基，从而建立静态与动态之间的联系。

实验结果

研究问题

• RQ1 静态系统组合如何在概念建模中引发动态行为？
• RQ2 在系统建模中，变化、状态与事件之间存在何种语义关系？
• RQ3 系统行为能否从静态结构描述中形式化推导？
• RQ4 将时间引入静态状态如何使其转化为行为事件？
• RQ5 无时序组合在实现动态系统规范中起到何种作用？

主要发现

• S模型表明，即使没有显式时间，静态组合中也蕴含着系统行为的根源。
• 有限状态机（FSM）状态被重新解释为无时序的变化，作为动态事件的基础。
• 将时间引入静态状态可将其转化为驱动行为模型（B）的事件。
• B模型基于从静态状态中推导出的事件时序顺序构建，从而实现动态行为的指定。
• TM方法论成功地使用S、D和B模型重新表达了汽车变速系统，证明了从静态结构推导行为的可行性。
• 该框架通过展示变化、状态和事件通过统一建模主线的相互依存关系，增强了它们的语义表达。