賽博物理系統(tǒng)的多范式建模方法

第1章引言1
1.1目標(biāo)1
1.2本書(shū)概要2
1.2.1第一部分——本體框架3
1.2.2第二部分——方法和工具3
1.2.3第三部分——案例研究4
1.3致謝5
第一部分本體框架
第2章賽博物理系統(tǒng)多范式建模的本體基礎(chǔ)9
2.1概述9
2.2本體開(kāi)發(fā)方法10
2.2.1建模模式11
2.2.2領(lǐng)域分析流程12
2.3建模語(yǔ)言與建模工具14
2.3.1特征建模和FeatureIDE14
2.3.2網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言（OWL）和Protégé14
2.3.3特征建模與OWL的集成16
2.4本體架構(gòu)16
2.5共享本體18
2.5.1語(yǔ)言領(lǐng)域概念（LinguisticDC）18
2.5.2工作流領(lǐng)域概念（WorkflowDC）20
2.5.3項(xiàng)目管理領(lǐng)域概念（ProjectManagementDC）22
2.5.4架構(gòu)領(lǐng)域概念（ArchitectureDC）24
2.5.5范式領(lǐng)域概念（ParadigmDC）26
2.6示例介紹28
2.6.1基于合集的賽博物理系統(tǒng)29
2.6.2HPI賽博物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室33
2.7總結(jié)3
參考文獻(xiàn)37
第3章基于特征的賽博物理系統(tǒng)本體41
3.1概述41
3.2賽博物理系統(tǒng)的元模型42
3.3賽博物理系統(tǒng)的特征模型43
3.3.1頂層特征圖43
3.3.2CPS的構(gòu)成元素44
3.3.3非功能性需求47
3.3.4應(yīng)用領(lǐng)域52
3.3.5學(xué)科52
3.4CPS的架構(gòu)52
3.5示例53
3.5.1基于合集的賽博物理系統(tǒng)53
3.5.2HPI賽博物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室56
3.6總結(jié)58
參考文獻(xiàn)58
第4章支持多范式建模的本體60
4.1概述60
4.2最先進(jìn)的本體61
4.2.1核心建模概念61
4.2.2多形式化建模方法63
4.2.3模型管理方法65
4.3MPM本體72
4.3.1核心建模概念74
4.3.2微模型尺度（Micromodelling scale）74
4.3.3巨模型尺度（Megamodelling scale）75
4.4示例80
4.4.1基于合集的賽博物理系統(tǒng)80
4.4.2HPI賽博物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（CPSLab）87
4.4.3仿真階段89
4.5總結(jié)103
參考文獻(xiàn)104
第5章支持賽博物理系統(tǒng)的多范式建模的集成本體114
5.1概述114
5.2最先進(jìn)的技術(shù)115
5.2.1視角115
5.2.2基于模型的開(kāi)發(fā)流程建模117
5.2.3建模范式118
5.3本體119
5.3.1視角119
5.3.2基于模型的工作流120
5.3.3建模范式121
5.4示例123
5.4.1基于合集的賽博物理系統(tǒng)（EBCPS）123
5.4.2HPI賽博物理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室126
5.4.3建模范式132
5.5總結(jié)134
參考文獻(xiàn)135
第二部分方法和工具
第6章通過(guò)雙半球模型驅(qū)動(dòng)方法支持賽博物理系統(tǒng)的組合139
6.1概述139
6.2賽博物理系統(tǒng)的組件140
6.3系統(tǒng)組合背景環(huán)境下的賽博物理系統(tǒng)142
6.4雙半球模型驅(qū)動(dòng)方法144
6.5雙半球模型驅(qū)動(dòng)方法用于解決組合問(wèn)題147
6.6總結(jié)150
致謝151
參考文獻(xiàn)151
第7章賽博物理生產(chǎn)系統(tǒng)原型開(kāi)發(fā)中的多范式建模和協(xié)同仿真156
7.1概述156
7.2案例研究描述157
7.3技術(shù)159
7.3.1INTOCPS技術(shù)160
7.3.2初始模型161
7.3.3VDMRT/Overture的離散事件優(yōu)先策略161
7.4方法論162
7.5子系統(tǒng)的建模163
子系統(tǒng)模型164
7.6驗(yàn)證和確認(rèn)167
7.6.1同構(gòu)階段的實(shí)驗(yàn)167
7.6.2與物理系統(tǒng)相關(guān)的同構(gòu)仿真分析172
7.6.3異構(gòu)階段的實(shí)驗(yàn)172
7.7總結(jié)174
7.7.1兩個(gè)階段的開(kāi)發(fā)174
7.7.2關(guān)于方法論上的見(jiàn)解175
致謝176
參考文獻(xiàn)176
第8章使用SEA_ML 開(kāi)發(fā)基于智能體的賽博物理系統(tǒng)179
8.1概述179
8.2背景180
8.3相關(guān)工作1
8.4SEA_ML 183
8.4.1抽象句法183
8.4.2圖形化具體句法184
8.4.3轉(zhuǎn)換186
8.5使用SEA_ML 的基于智能體CPS的建模和開(kāi)發(fā)186
8.6多智能體垃圾收集CPS的開(kāi)發(fā)190
8.6.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)190
8.6.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)192
8.6.3演示證明194
8.7總結(jié)197
致謝198
參考文獻(xiàn)198
第9章CREST——用于混合CPS建模的DSML203
9.1概述203
9.2混合的形式化方法204
9.2.1定時(shí)和混合自動(dòng)機(jī)工具206
9.2.2離散形式化的混合擴(kuò)展206
9.3使用CREST開(kāi)展領(lǐng)域特定的混合建模207
9.3.1CREST句法208
9.3.2CREST語(yǔ)義212
9.3.3驗(yàn)證215
9.4實(shí)現(xiàn)216
9.5討論218
9.6總結(jié)219
參考文獻(xiàn)219
第三部分案例研究
第10章應(yīng)用MPM方法開(kāi)發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的CPS——智能火災(zāi)
探測(cè)案例研究227
10.1概述227
10.2需求獲取228
10.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)231
10.3.1架構(gòu)設(shè)計(jì)231
10.3.2詳細(xì)設(shè)計(jì)232
10.4建模和仿真236
10.5實(shí)現(xiàn)238
10.5.1硬件設(shè)置238
10.5.2軟件開(kāi)發(fā)239
10.5.3日志管理器241
10.5.4測(cè)試和驗(yàn)證242
10.6FTG PM框架下的多范式開(kāi)發(fā)流程243
10.6.1形式化轉(zhuǎn)換圖形（FTG）246
10.6.2流程模型（PM）246
10.7總結(jié)247
10.8文獻(xiàn)和進(jìn)一步閱讀248
致謝248
參考文獻(xiàn)248
第11章開(kāi)發(fā)面向行業(yè)的跨領(lǐng)域的賽博物理系統(tǒng)學(xué)習(xí)規(guī)劃252
11.1概述252
11.2相關(guān)工作254
11.3白俄羅斯和烏克蘭的就業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀256
11.3.1白俄羅斯就業(yè)市場(chǎng)的需要256
11.3.2烏克蘭勞動(dòng)力市場(chǎng)的需要257
11.4COST行動(dòng)對(duì)歐洲 CPS 課程的投入258
11.5識(shí)別行業(yè)的需要259
11.5.1關(guān)于CPS課程研究的方法259
11.5.2白俄羅斯研究機(jī)構(gòu)調(diào)查分析260
11.5.3烏克蘭企業(yè)調(diào)查分析261
11.5.4研究機(jī)構(gòu)調(diào)查結(jié)果263
11.6白俄羅斯和烏克蘭大學(xué)CPS課程的COST調(diào)查結(jié)果的驗(yàn)證263
11.7討論與結(jié)論265
致謝266
參考文獻(xiàn)266
附錄縮略語(yǔ)表273