管理信息化信息化知识面向系统建模的模型集成介绍.pdf

管理信息化信息化知识面向系统

建模的模型集成介绍

另一方面，互联网技术自90年代以来的迅猛发展为模型集成与管理带来了新的机遇和挑战，

如分布式技术。

本文集中讨论模型集成，它源于考虑这样的问题：面对新问题没有现成模型时，系统建模者

如何利用已有资源（模型和经验）而构建一个关于问题的描述模型，以深入探索？

1模型集成与集成式建模环境

2.1模型表达

在过去的十几年间模型管理的主要成就体现在模型表达，有三个主要流派：结构建模、逻辑

建模和图建模。结构建模(structuredmodeling)是一种基于图论的标准的描述型模板，它扩

充了数据库技术中的语义数据模型以描述数学模型中的复杂性[6]。结构建模允许用户在不同

的抽象层面上以图形、文本或代数形式察看模型。逻辑建模(logicmodeling)是人工智能和

数学规划的一种结合，主要是应用一阶逻辑表达模型知识[7]。图建模(graphgrammars)将模

型比喻为图，从而提供了一种形象化的模型表达方式[8]。这种描述和操纵模型的方式在使用

可视化程序设计技术时特别有利于模型的实现。这三种模型表达方式相互借鉴，相互融合也

是模型表达重要的研究领域[9,10]。

2.2集成方式

模型集成有两类广泛的议题，即结构(scheme)集成和过程(process)或求解器的集成[11]。这

是从技术角度根据传统的程序设计语言考虑的。结构集成指合并两个模型的体系以创立一个

新模型。过程集成指求解过程的连接；简单地可理解为一个模型的输入是另一个模型的输出，

问题是求解过程的组织序列是否可以推理出来。这里值得研究的问题很多，如化解冲突、模

型表达、求解控制等。这时模型不再被视为黑盒子，而是玻璃盒子。允许访问模型的全部结

构的设计是极为复杂的。目前有关研究主要在化解冲突和模型表达上。给定模型结构变化的

范围，人们怎样才能判定集成的模型是有效的？在这方面最著名的工作是Geoffrion的结构

建模。文[11]则是过程集成方面的先驱性的工作，其中也讨论了从组织视角和实现视角等方

面的考察。当一个组织有模型集成的动机时一般立足于战略性建模，因为有效的战略规划需

要集成有关特定功能和操作的各种模型，如后勤管理系统中的复杂操作。而实现视角则关注

于面向对象的集成式建模环境。不过目前大多数的理论研究集中于技术角度。

Geoffrion从结构建模的角度对应于结构/过程集成对模型集成方式作了一种划分：纵深

(deep)集成和功能(functional)集成[12]。纵深集成合成两个以上的模型以创建一个新的模型；

新模型采用同样的表达方式。功能集成并不产生同样表达方式的新模型。通过叠加一个计算

议程而协调模型的运算，议程规定了如何实现功能集成。典型的如指定某些已有模型的输出

是另外一些模型的输入但需要明确模型运算的顺序。

区分这两种集成很重要，更重要的是辨明什么需要集成。Geoffrion解释了四种层次的模型

抽象：模型实例(instance),模型类(class),模型或问题模板(paradigm)和模型领域

(tradition)[13]。如一个传统的运输模型可视为Hitchcock-Koopmans运输模型类的一个实例，

后者又是运筹/管理领域的网络流建模问题；其他一些相关的建模领域可能包括数据库管理

和人工智能。以下为10种可能的集成类型（其中两个指两个或两个以上）：

(1)两个建模领域的接合；

(2)一个建模领域中两个问题的接合；

(3)不同建模领域中两个问题的接合；

(4)同一领域同一问题的两个模型类的接合；

(5)同一领域不同问题的两个模型类的接合；

(6)不同领域和问题的两个模型类的接合；

(7)同一领域同一问题同一模型类的两个模型实例的接合；

(8)同一领域同一问题不同模型类的两个模型实例的接合；

(9)同一领域不同问题的不同模型类的两个模型实例的接合；

(10)不同领域的不同问题的不同模型类的两个模型实例的接合；

其中类型（1-3）的集成由于涉及建模领域和问题的混杂属于病态结构问题，只有当其他类

型的集成讨论清楚后才好深入讨论。显然，456和78910；这里表示更容易研究。这

样的偏序关系用于指导研究投入的分配是很谨慎的，因为功能集成不必像纵深集成那样协调

不同的模型类或实例。它更适合处理更难研究的集成类型，所以功能集成比纵深集成更实际

些。类型(8-10)可能没有多少意义，因为多数基于模型的工作更多地关注模型的类。在这样

的前提下，Geof