Материал: 1778

Метамодели и стандарты CDIF (CASE Data Interchange Format)

Метамодель – средство, являющееся инвариантным к частным представлениям индивидуальных пользователей, служащее промежуточным звеном в процедурах взаимодействия приложений, характеризуемых своими локальными моделями. Место метамодели в информационных процессах взаимодействия иллюстрирует рис. 36.

Рис. 36. Место метамодели в процессах информационного обмена

Из рисунка ясно, что вместо непосредственного обращения одного приложения к другому, при котором каждое приложение должно иметь конверторы всех других локальных моделей, используется трансляция передаваемой информации на промежуточный язык метамодели, а принимающее приложение переводит метамодельное представление в свой собственный формат. Метамодельный подход имеет ряд преимуществ, например, каждое приложение становится открытым и может развиваться независимо от других, система не имеет ограничений на включение новых приложений.

Примерами метамоделей могут служить технология ODBC взаимодействия различных СУБД, основанная на языке SQL, графические системы типа GKS, концепция байт-кодов в языке Java и т.п. В технологиях проектирования АС и реинжиниринга предприятий важное место отводится разработке метамоделей, направленных на взаимную трансформацию функциональных, информационных и структурных моделей. Для этого, в частности, требуется систематизация понятий, фигурирующих в приложениях, и построение словарей соответствия моделей этих типов.

Другое важное назначение метамоделей – интеграция CASEсредств разных производителей. Такая интеграция требуется, например, при недостаточных возможностях каждого из доступных CASEпакетов в отдельности, для доступа в условиях изменения программного и лингвистического обеспечений к информации, разработанной с

131

помощью разных версий CASE-систем и накапливающейся длительное время в архивах.

Целям интеграции CASE-средств разных производителей служат стандарты серии CDIF, разрабатываемые организацией EIA (Electronics Industries Association) и признаваемые Международной организацией стандартизации ISO (International Standard Organization).

Метамодель в CDIF определяется как средство, с помощью которого осуществляется правильная интерпретация данных при их передаче из одной CASE-среды в другую. Такая интерпретация требуется при взаимодействии сред, использующих различные формы представления однородной в смысловом отношении информации. Другими словами, метамодель применяют для передачи и правильной интерпретации данных с одинаковой семантикой, но с разным представлением в частных CASE-системах. Например, данные, близкие в семантическом отношении, но различающиеся по представлению, фигурируют в методиках информационного моделирования (data modeling), моделирования потоков данных (data flow modeling), событийного моделирования переходов состояний (state event modeling), объектноориентированного анализа и проектирования (object oriented analysis and design). CDIF-метамодель осуществляет интерфейс между ними.

Программное обеспечение, поддерживающее CDIF, позволяет представлять данные в желаемой форме (в соответствии с предметной областью). Например, конечно-автоматная модель может быть представлена в форме графа или матрицы перехода состояний, объектноориентированная модель – с использованием прямоугольников или произвольно очерченных фигур и т.п. Клиент, поддерживающий CDIF, транслирует форму источника информации в форму, доступную клиенту с сохранением семантики данных.

Очевидно, что для каждой предметной области, характеризуемой своим множеством семантически близких понятий, можно построить свою метамодель. Такие предметные области в стандартах CDIF называют Subject Areas, для многих предметных областей разработаны свои CDIF-стандарты (метамодели). Очевидно также, что потребности в метамоделях могут возникать для новых предметных областей, поэтому в CDIF отдельная методика посвящена включению в стандарты новых метамоделей. Имеются также общие для различных предметных областей компоненты метамоделей. Обычно интегрированная метамодель строится на основе парадигмы «сущность отношение».

132

Обменный файл в CDIF состоит из трех частей: заголовка (имя, дата, источник, способ кодирования и другие общие атрибуты), метамодели (указывается тип используемой метамодели) и собственно передаваемых данных.

Стандарты CDIF подразделены на три группы. Первая группа содержит обзор стандартов CDIF и общие правила их расширения. Вторая группа определяет форматы представления данных, т.е. синтаксис и способы кодирования передаваемых данных. Третья группа содержит стандарты, ориентированные на представление семантики передаваемых данных. Каждый из стандартов относится к определенной предметной области. Например, есть стандарты или проекты стандартов для таких областей, как объектно-ориентированный анализ и проектирование, моделирование бизнес-процессов, проектирование автоматизированных систем управления, описание потоков данных, данных в реляционных базах данных и др. Кроме того, введены иерархическая структура метамодели и возможности наследования благодаря выделению наиболее общих частей, справедливых для многих предметных областей, и их представлению в отдельных стандартах.

Таким образом, в метамодели CDIF имеет место отделение семантики от способа представления данных. Правильная передача семантики сочетается с варьированием форм представления данных.

Контрольные вопросы

1.Что такое CASE-системы? Поясните суть CASE-систем.

2.Что такое методика SADT? ее назначение? основой какого стандарта она является?

3.Какие различают этапы проектирования программного обеспечения с помощью CASE-систем?

4.Какие два подхода различают при декомпозиции программного обеспечения, при его проектировании средствами CASE-систем?

5.Какова основная цель применения методик IDEF?

6.Для чего применяется методика IDEF0?

7.Для чего применяется методика IDEF3?

8.Для чего применяется методика IDEF1X?

9.Для чего применяется методика IDEF4?

10.Для чего применяется методика IDEF5?

11.Для чего применяется методика IDEF6?

12.Для чего применяется методика IDEF8?

13.Для чего применяется методика IDEF9?

14.Для чего применяется методика IDEF14?

133

15.Для чего применяется язык UML?

16.Поясните основное назначение метамоделей в рамках стандартов CDIF.

6.3.STEP-технология

Общие сведения о стандартах сопровождения промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла

STEP (Standard for Exchange of Product data) – это совокупность стандартов (под номером ISO 10303), определяющих средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех стадиях жизненного цикла. Совокупность стандартов STEP лежит в основе CALSтехнологий. Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Стандарты STEP не отрицают, а развивают методику информационного моделирования IDEF1X и предполагают возможность совместного использования с методикой функционального проектирования IDEF0 и рядом других международных стандартов (например, со стандартами ISO P-LIB, Mandate, SGML, CDIF и стандартом EIA 649).

Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов).

Том ISO 10303-1 – вводный стандарт, описывающий структуру всей совокупности томов и основные принципы STEP. В следующих группах томов содержатся описания инвариантного к приложениям языка Express, даны методы его реализации, модели, ресурсы, как общие для приложений, так и некоторые специальные (например, геометрические и топологические модели, описание материалов, процедуры черчения, конечно-элементного анализа и т.п.), прикладные протоколы, отражающие специфику моделей в конкретных предметных областях, методы тестирования моделей и объектов.

Удовлетворению требований создания открытых систем в STEP уделяется основное внимание. Специальный раздел посвящен правилам написания файлов обмена данными между разными системами, созданными в рамках STEP-технологии. Развитие линии стандартов STEP находит выражение в разработке новых стандартов Parts Library (ISO 13584), Parametrics (ISO 14959), Mandate (ISO 15531).

Стандарты Parts Library (P-LIB) содержат обзор и основные принципы представления данных о стандартных компонентах промышленных изделий. В этих стандартах представлены в виде библиотек данные о семействах таких типовых широко используемых ком-

134

понентов изделий, как болты, подшипники, электронные компоненты и т.п., с целью использования этих данных в системах автоматизированного проектирования. В P-LIB содержатся также правила использования, интерфейса и модификации библиотечных описаний. Цель стандарта – обеспечить инвариантный для приложений механизм оперирования частями библиотеки.

Благодаря ISO 13584 различные прикладные САПР могут разделять данные из обобщенных баз, беспрепятственно обмениваться данными о типовых компонентах.

Стандарты P-LIB состоят из нескольких частей.

Часть 1 – обзор и основные положения серии стандартов. Номера с 10 по 19 отведены для частей, содержащих концепту-

альные положения. Номера с 20 по 29 выделены для описания логических ресурсов. Здесь, например, разработаны части: 20 – общие ресурсы; 24 – логическая модель поставляемой библиотеки (Logical model of supplier library); 26 – определение поставщиков (Supplier Identification).

Номера с 30 по 39 используются для описания ресурсов внедрения. Здесь, например, разработана часть 31 – интерфейс геометриче-

ского программирования (Geometric Programming Interface).

Описание методологии структуризации семейств содержится в части 42.

Протоколам обмена посвящены части, начинающиеся с номера 101. Часть под номером 101 содержит протокол обмена геометрической параметризованной информацией; часть под номером 102 – протокол обмена согласованными со STEP данными.

Стандарты Parametrics введены сравнительно недавно (1996 г.) в связи с тем, что стандарты STEP в недостаточной мере учитывали особенности современных САПР в части представления параметризованных моделей изделий и обмена параметризованными данными.

Рабочая группа ISO по Parametrics решает как краткосрочные, так и перспективные задачи. Первые из них касаются удовлетворения потребностей геометрического проектирования и машинной графики в сегодняшних САПР, в которых широко используются параметризованные модели. Вторые касаются попыток распространения идей параметризации на более ранние этапы проектирования и на более широкий круг моделей и процедур проектирования, имеющих не только геометрический характер.

135