软件工程方法模型（精选10篇）

软件工程方法模型 第1篇

一、GIS软件的概念

GIS软件全称地理信息系统 (Geographic Information System) , 它是一款能提供存储、显示、分析地理数据功能的软件, 主要包括数据管理、数据操作[1]。

从应用角度来说, GIS软件主要由硬件、数据、软件、人员和方法五部分组成, 其中影响GIS软件正常运转的因素是软件, 不同的软件系统对应不同的GIS软件。

二、软件工程常见模型

影响人们生活的软件工程模型主要有六种:瀑布模型、螺旋模型、增量模型、快速原型模型、迭代模型、V模型。

瀑布模型是一个软件开发构架, 其核心思想是按工序将问题化简, 便于软件在运转时分工协作, 是最早的软件工程模型, 应用范围广;而螺旋模型是一种演化软件开发过程模型, 它兼顾了快速原型的迭代的特征以及瀑布模型的系统化与严格监控, 较瀑布模型的应用范围更窄;增量模型是一款融合了瀑布模型的基本成分和原型实现的迭代特征的模型, 它能评估软件的新特征和功能;快速原型模型能很快开发出软件系统的原型, 展现软件特定功能;而其他两种软件工程应用范围较小, 所以在GIS软件的过程模型选择中不予考虑。

三、软件工程下GIS软件的过程模型选择方法

3.1 增加开发过程的敏捷性

在软件工程开发中, 要发挥软件自身特点, 增加软件运行的灵活性。软件工程开发出来的目的就是为了更好地方便学习生活, 所以在研究过程中, 要注意“以人为本”, 从自身的实际需要出发。如学校举办职业技能大赛时, 要求确定一处食堂选址, 在参赛的时候, 我们就要结合软件工程和GIS技术, 用软件工程强大的计算功能, 计算出食堂占地面积, 用GIS软件确定在学校范围内最佳食堂位置, 在这个选址过程中, 就要结合自己学校的实际情况, 如果软件工程和GIS软件确定的最佳区域是教学楼区域, 就要更换食堂选址, 选择比较宽阔的其他位置, 在新确定的位置区域在用两种软件相结合计算出最佳位置。

增加开发过程的敏捷性, 大学生要发挥主观能动性, 根据学习实际需要调整软件工程的具体程序, 在研发过程中, 要发挥想象, 致力于创新型软件工程的开发, 用新颖的软件产品去影响GIS软件系统, 与生活有机结合。

3.2 传统软件模型在GIS软件中的应用

传统软件模型在GIS软件中的应用, 主要是指瀑布模型、螺旋模型和快速原型模型。因为瀑布模型要求GIS软件性能稳定、功能完整, 相对其他两种传统模型来说, 它对GIS软件的要求较高, 所以它在GIS软件过程模型选择中的应用范围较小, 瀑布模型的工作量巨大, 在运行过程中要求“零失误”, 一旦出现偏差, 就会使得软件工程整个系统瘫痪。 螺旋模型是最近几年才被开发出来的新模型, 适用于高风险的GIS软件过程模型。螺旋模型的开发成本较高, 对研究团队也有一定的要求。快速原型模型与螺旋模型正好相反, 它适用于低风险的GIS软件, 能很好地帮助开发团队节约资金, 能够改进GIS软件中不合理的系统, 能够实时掌控整个软件工程模式和GIS技术。传统软件工程模式都能较好的与GIS软件融合, 形成一种新的GIS技术过程模型, 只有根据自己实际的需要, 选择合适的过程模型, 才能更好地利用各项软件技术, 方便生活。

3.3 利用GIS过程软件建立对象模型

GIS软件收集空间数据的前提下, 利用软件工程, 对数据进行统一记录, 在软件结构中建立对象模型。在这种模型中, 要不断填充数据资料, 使GIS软件能具有各项清晰的服务功能, 如定位、计算等。如在学校教学楼发生了火灾, 需要立即救援, 如何安排最佳的人员撤离路线、配备合理的运输和灭火设施?在这个过程中, 需要我们马上建立软件工程中的对象模型, 计算教学楼火灾最严重的区域, 建立救灾模型, 用GIS软件进行定位, 安排最恰当的施救人员和救火方案, 确保老师和学生生命财产安全。从这个实例中我们可以看出, 利用GIS软件建立对象模型的重要性。

对象模型非常适合GIS软件过程系统的开发, 加强对软件运行的控制, 增加项目开发结构, 加大对象模型在GIS软件中身亡应用程度。

结束语:随着我国经济不断发展, 软件工程开发与GIS软件过程模型相互融合交错, 慢慢建立起一种新的软件体系, 基于这种现状, 在学习生活中加强GIS软件过程模型的选择也越来越重要。不断完善软件工程与GIS软件的各项开发, 还需要大学生和软件工作者共同努力。

摘要：当代大学生要合理利用软件工程结合GIS软件, 创造出多层次的过程模型, 方便自己学习生活。本文通过介绍GIS软件的基本概念和软件工程的常见模型, 进而结合各类模型特点探讨了在软件工程的环境下的GIS软件具体选择方法。

关键词：软件工程,GIS软件,过程模型,方法

参考文献

[1]周艳萍, 张淑娟.云计算技术的GIS软件工程模式研究[J].电脑知识与技术, 2014, 01:207-208+218.

软件工程之用例模型总结 第2篇

一、用例模型1.用例概念用例：使用系统时发现的功能性需求，不应过于复杂，简单的来说就是你希望系统能够有什么功能，能够增加系统的价值。

用例模型包括用例描述和用例图，我们主要把中心放在用例描述上。

用例模型包含参与者和场景，场景包括成功场景和失败场景。因此用例模型中有多个场景；每个场景是一个用例。用例必须注重为用户提供可观察的返回值，就是系统触发了一个用例之后能够给用户带来什么。

一般用例都是黑盒用例，即不考虑如何实现。2.Use Case Description每个用例都有一个描述。怎样确定用例？(1)确定一个功能；

(2)写一个用例；(1)主要参与者：调用系统服务完成目标的人。(2)次要参与者：为系统提供服务的人。

(3)写出每个项目相关人员的理想需求，从中分析功能。(4)PreCondition:执行到这个用例之前必须为真的情况，比如必须已成功登录或通过验证。

(5)PostCondition:成功执行完此用例后的情况，比如登录用例的后置条件是成功登录（不考虑其他失败情况）。(6)main flow：将最理想的步骤列出。一般main flow步骤如下：

(1)参与者发生动作。

(2)系统验证。

(3)返回结果。

(7)extension flow：扩展步骤,通常格式为：(1)系统检测到**有问题;在main flow中的第一步扩展，则用1a,1b,1c;3.如何确保正确的用例

EBP原则:一般用例都需要遵守这个规则，即确定主要用例。用例中的主要用例是一些重复做但是有意义的事，比如收银员收钱，重复多次是有意义的，因为钱收得多了；但是像登录系统，这种做100次却没有意义的用例，不能被称为主要用例；

(1)EBP（基本业务过程）原则的用例写入；

(2)如果要写编辑A，删除A，添加A，可以合并成“管理A”； 4.用例图

每个用例描述都是一个用例，左边是主要参与者（希望系统为他提供服务）和次要参与者（提供给系统服务的人）；

在次要参与者中不能有数据库，因为在用户角度看是不知道系统有数据库的；

关系：

(1)泛化关系，在参与者和用例中都能泛化。(2)包含关系：

表示A包含B；比如A是管理数据，B可以是添加数据、删除数据等；

(3)扩展关系：表示D被C扩展，D包含新的功能，比如D是查询数据，C可以是打印数据，即用户可以查询但不打印数据，打印数据只是一个扩展功能。用例描述模板 [html] view plain copy

用例模型根据系统边界的确定，描述了系统的输入和输出，确定了系统外部的参与者，通过用例描述了系统的主要功能，描述了外部参与者与系统的交互，将系统作为一个黑盒，从用户角度描绘出系统需要提供的功能;

Use Case：用例名称

Actor：参与者

Precondition：前置条件，即执行这个用例一定要满足的条件

Postcondition：后置条件，如果成功执行，则一定会变成的状态

Main flow：

1.用户开始一次会话

2.用户输入信息

3.系统验证并反馈

4.用户重复2，3步

Extensions：

3a：数据无效

软件工程方法模型 第3篇

关键词：地质模型 土石混合体 地应力 多尺度 地质与数值建模

Abstract：The planned task of this year has been basically completed by the ways of in situ investigations，experiments and researches. It mainly included：（1）The geological data of three landslides were acquired by on site investigation，the hazard distribution characteristic was analyzed and the control plan was proposed.（2）A more convenient and efficient GSI quantization table is proposed.（3）To meet the needs of different rock mechanics experiments， the related laboratory equipments were developed and the experiments were conducted， a new understanding of the rock failure mechanism and constitutive relation were got.（4）The mechanical properties，seepage and failure characteristics of earth-rock aggregate were got through the experiments.（5）Through the analysis of the rule between the underground mining area and the movement of the slope in Wulong Jiwei mountain area，the impact of the underground mining on landslide was determined.（6）The interface identification techniques and methods for geotechnical and geological formation were improved.（7）By experimental studies of the acoustic emission and microscopic contact damage characteristics when it was creeping of fractured rock， it showed the long term mechanical behavior and the precursor information of the unstable failure.（8）Three key issues of the multi-scale geological modeling were solved and applied in Huating coal field.（9）The partial least square method was applied in the calculation of in situ stress field.It was more advantaged when combining with multi-scale method；the complex boundary conditions were used to inversely calculate the in situ stress field on the basis of the secondary development of ABAQUS software，which is more close to the actual situation.（10）The relationship between electrical and mechanical properties in the process of the damage was studied based on Fushun east open mine，and the damage variable calculation method was established on based on detection method for elasticity modulus and resistivity， at the same time，the relationship between the mechanical and electrical properties of rock was created.For Haishiwan coal mine，the similar simulation experiments of moving damage of rock and numerical analysis were done for the stability of the slope after mining，it showed the damage and moving rule of the slope with the progress of excavation.（11）The system for the slope engineering geological information management， and the disaster analysis and early warning was improved.

Key Words：Geologic model；Rock-soil aggregate；Ground stress；Multi-scale；Geological and numerical modeling

基于模型的软件测试方法研究 第4篇

随着面向对象软件开发技术的广泛应用和软件测试自动化的要求, 基于模型的软件测试逐渐得到重视。基于模型的软件测试属于基于规范的软件测试范畴, 其特点是:在产生测试用例和进行测试结果评价时, 都是根据被测试应用程序的模型及其派生模型 (一般称作测试模型) 进行的。基于模型的测试最初应用于硬件测试, 广泛应用于电信交换系统测试, 目前在软件测试中得到了一定应用, 并在学术界和工业界得到了越来越多的重视。软件模型是对软件行为和软件结构的抽象描述。软件行为可以用系统输入序列、活动、条件、输出逻辑或者数据流进行描述, 软件结构使用组件图、部署图等进行描述。针对测试任务, 通过对软件功能和结构进行抽象并用易于理解的方式进行描述, 获得的模型就是对被测试软件系统精确的描述, 可以用于软件测试。一般对软件不同行为要用不同模型进行描述。例如:控制流图、数据流图和程序依赖图表达了程序和代码结构间的行为关系, 决策表和状态机则可以描述软件外部行为。基于模型的软件测试可以通过软件行为模型和结构模型生成测试用例。当前软件规模庞大也使基于程序的测试十分困难, 而基于模型的软件测试方法不仅可以有效地提高测试效率, 提高测试例生成的自动化程度, 进行测试失效辨识, 也有利于评价测试结果。

1 典型的软件测试模型

1.1 有限状态机

基于有限状态机的测试模型假设软件在某个时刻总处于某个状态, 并且当前状态决定了软件可能的输入, 而且从该状态向其它状态的迁移决定于当前的输入。有限状态机模型特别适用于把测试数据表达为输入序列的测试方法, 并可以利用图的遍历算法自动产生输入序列。

有限状态机可以用状态迁移图或状态迁移矩阵表示, 可以根据状态覆盖或迁移覆盖产生测试用例。有限状态机模型有成熟的理论基础, 并且可以利用形式语言和自动机理论来设计、操纵和分析, 特别适合描述反应式软件系统, 是最常用的软件描述和软件测试的模型。Beizer详细讨论了基于状态机的软件测试[1], 基于有限状态机模型的测试研究已经取得一定研究成果[2,3], 但是复杂软件系统往往要用很复杂的状态机表示, 构造状态机模型的工作量比较大, 因此自动构造软件的有限状态机模型非常关键。

1.2 UML模型

作为事实上的面向对象建模标准语言, 统一建模语言 (UML) 在面向对象开发过程中得到了广泛应用, 出现了大量商品化的支持工具, 如Rational Rose, 基于UML模型的测试也得到了广泛关注。基于UML模型的测试研究主要集中于UML的状态图 (statechart) , 还很少利用其它图 (如部署图、组件图) 的模型信息。状态图是有限状态机的扩展, 强调了对复杂实时系统进行建模, 提供了层次状态机的框架, 即一个间独状态可以扩展为更低级别的状态机, 并提供了并发机制的描述, 因此UML使用状态图作对单个类的行为建模。李留英等根据UML1.1语义文档提出描述对象状态机的UML State Chart图的形式化操作语义, 为UML State Chart图的代码产生、模拟和测试用例生成奠定了基础。Offutt J深入研究了基于状态机的测试试充分性准则, 为在软件测试过程中使用UML State Chart图提供了前提。Supaporn K提出了一种使用UML State Chart图自动化产生测试用例的方法[4], 为使用UML State Chart图进行软件测试工作提供了必要依据。

1.3 马尔可夫链

马尔可夫链是一种以统计理论为基础的统计模型, 可以描述软件的使用, 在软件系统测试中得到了广泛应用。马尔可夫链实际上是一种迁移具有概率特征的有限状态机, 不仅可以根据状态间迁移概率自动产生测试例, 还可以分析测试结果, 对软件性能指标和可靠性指标等进行度量。另外, 马尔可夫链模型适用于对多种软件进行统计测试, 并可以通过住址得到状态和迁移覆盖的平均期望时间, 有利于在开发早期对大规模软件系统进行测试时间和费用的规划。马尔可夫链是统计测试的基本模型, 在净室软件工程中得到了深入研究, 在微软、Raytheon及美国联邦航空署 (FAA) 都得了成功应用[5]。

1.4 文法模型

文法模型可以描述程序的语法。由于不同的文法等价于不同的状态机, 因此也可以视为状态机模型的变体。目前相关文法的软件测试方法研究相对较少。

2 基于模型的软件测试过程

基于模型的软件测试过程见图1所示, 其具体测试过程可以分为以下几个部分:

2.1 分析理解被测试软件

基于模型的软件测试要求充分理解被测试软件。根据软件的需求构造可以用于测试的模型, 其工作主要是根据测试目的、确定测试对象和测试特征, 针对被测试软件的相关属性建立相应模型。这个阶段的具体工作包括:

2.1.1 充分了解软件需求规范和设计文档、用户手册和开发队伍充分交流;

2.1.2 识别软件系统的用户, 枚举每个用户的输入序列, 研究每项输入的可能取值范围, 包括:合法值、边界值、非法值、以及预期输出。这项工作往往需要工具支持;

2.1.3 记录输入发生条件和响应发生条件。软件系统的响应是指用户能够得到的输出或可见的软件内部状态的改变。其目的是设计可以引发特定响应的测试用例和评价测试结果;

2.1.4 研究输入序列, 如:输入发生时刻, 软件系统接收特定输入的条件, 输入处理顺序;

2.1.5 理解软件内部数据交换和计算过程, 产生可能发现缺陷的测试数据。

2.2 选择合适的测试模型

不同的模型适用于不同类型软件的测试, 因此需要根据软件特点选择模型。Sommerville等讨论了模型选择标准, 本文进一步总结如下:

2.2.1 了解可用的模型:

不同的应用领域要使用不同的测试模型。例如, 电话交换系统多使用状态模型;并发软件系统中不同组件并发运行用状态图建模;马尔可夫链可以对软件进行失效统计分析;测试长期运行软件系统可以使用状态机模型。

2.2.2 根据模型特征进行选择:

只有充分理解模型和软件系统, 才能选择合适的模型对软件进行测试, 以状态机为例, 自机理论可以对状态机进行分类, 说明不同的状态机可以表达什么语言, 从而可以根据应用程序的功能和特点, 选择不同的状态机模型。由于根据有限状态机产生测试数据相当于遍历有向图, 因此图论算法可以指导产生测试用例。

2.2.3 人员、组织和工具的影响:

基于模型的软件测试对测试人员的知识结构和技术水平提出了一定要求, 如果一个开发组织使用模型完成需求分析和系统设计的模型的软件测试就比较容易, 因为根据系统分析和设计的模型进行测试, 往往可以真接应用基于模型的软件测试技术, 还可以根据测试的进展不断调整模型或模型的细节, 并有利于在开发过程早期进行测试规划。另外还要根据开发组织使用的测试工具选择特定的模型。

2.3 构造测试模型

我们以基于状态机模型的测试为例说明如何构造测试模型。首先要抽象出软件系统状态, 状态抽象一般要根据输入及输出条件进行, 一般包括以下过程:

2.3.1 生成一个输入序列并说明每个输入的适用条件, 称作输入约束。例如电话未摘机时, 才允许有摘机运动作发生。

2.3.2 对每个输入要说明产生不同响应的上下文环境, 称作响应约束。例如, 电话摘机时, 如果当前状态为振铃, 则进行通话, 否则为拨号音。

2.3.3 根据输入序列、输入约束和响应约束构造相应状态机模型。

2.4 生成测试用例

测试用例的自动生成依赖于测试所使用的模型以有限状态机模型为例, 被遍历路径中弧的标记构成的序列就是测试用例。在构造满足测试准则的路径时, 必须考虑约束条件, 如路径长度限制, 统计测试还要考虑迁移概率。

生成了满足特定的测试充分性准则的测试用例集合后就可以执行测试用例。以状态机模型为例, 首先要写出仿真该软件系统的每个不同外界激励的脚本, 尔为仿真脚本, 每个仿真脚本对应模型中一个不同的迁移;然后把测试用例集合翻译为测试脚本。也可以用测试生成器通过扁历状态机的迁移直接产生测试脚本。测试用例的执行就是测试脚本的执行过程。脚本是可以重复利用的资源, 维护测试脚本也是测试工作的一部分。

2.5 执行测试用例

执行测试是执行所有的或选定的一些测试用例, 并观察其结果的一种过程。执行测试这个阶段的具体工作包括:

(1) 确定应当由谁执行测试

(2) 确定执行测试的先后顺序

(3) 记录每个测试用例的结果

(4) 比较测试用例实际输出与期望输出

2.6 收集测试结果进行分析

基于模型的软件测试方法并没有解决失效辨识问题, 仍然要人工检查输出是否正确。但是通过状态验证可以部分解决测试失效辨识问题, 状态是内部数据的抽象, 比较容易验证。另外, 与传统测试相比, 基于模型的软件测试的优势之一就可以根据测试结果分析软件的其它质量因素, 如可靠性。

2.7 测试缺陷管理

在这个阶段主要是针对测试结果的管理和分析, 根据测试用例执行得出的实际输出与期望输出相比较得出测试结果, 然后再根据测试目标与停止标准决定是否需要修改模型、产生更多的测试用例、停止测试和评估软件系统的可靠性。

3 基于模型软件测试的优缺点

3.1 基于模型的软件测试的优点

基于模型的软件测试大大提高了测试自动化水平, 部分解决了测试失效辨识问题, 可以进行测试结果分析, 有利于测试制品的重用, 并可以应用成熟的理论和技术获得比较完善的分析结果。现代软件工程强调增量和迭代的开发过程, 采用面向对象开发技术, 提高软件开发质量和加快软件开发速度。由于面向对象软件系统的规范多数使用模型, 这些模型中包含了大量可以用于软件测试的信息, 因此基于模型的软件测试可以把软件测试工作提前到开发过程早期, 如进行测试工作地早期规划。随着社会对软件质量重视程度的提高, 特别是模型逐渐成为规范和设计制品一部分的情况下, 基于模型的软件测试必然会得到广泛应用。

3.2 基于模型的软件测试的缺点

基于模型的软件测试技术目前还存在以下几个问题:

3.2.1 测试人员需要具备一定的理论基础, 如状态机理论和随机过程的知识, 以及掌握相关工具使用方法;

3.2.2 需要一定的前期投入, 如模型的选择、软件功能划分、模型构造等;

3.2.3 有时无法克服模型的固有缺陷, 如状态爆炸、这对检验、评审和维护模型都提出了要求, 也直接影响了测试自动化;

3.2.4 现有的基于马尔可夫链的统计测试多数应用于通用商业软件开发, 很少用超高可靠性, 而在某些特定使用情况下的测试实施和可靠性评估, 还需要进一步深入研究。如何把统计测试应用于超高可靠性软件是统计测试得到进一步应用的关键。

4 结束语

基于模型的软件测试得到越来越广泛的应用, 并在学术界和工业界都得到了重视。软件测试模型是对软件行为和软件结构的抽象, 可以用于生成软件测试用例, 进行测试失效辨识, 从而有效提高测试效率, 并有利于测试结果评价。基于模型的软件测试还需要在对软件测试模型本身的研究、测试充分性研究、测试失效辨识和测试自动化研究等几个方面进行深入的研究。

摘要：基于模型的软件测试方法不仅可以有效地提高测试效率, 提高测试用例生成的自动化程度, 进行测试失效辨识, 也有利于评价测试结果。基于此, 本文给出了比较典型的软件测试模型, 总结了基于模型的软件测试过程, 并分析了基于模型的软件测试方法的优缺点。

关键词：软件测试,测试模型,UML,测试用例

参考文献

[1]Berzer B.Black-Box Testing:Techniques for Functional Testing of Software and Systems[M].NewYork:John Wilely Press, 1995.

[2]Hong H S, Kim Y G, Cha S D.A test sequence selection method for statecharts[J].The Journal of Software Testing Verification&Reliability, 2000, 10 (4) :203￣227.

[3]张涌, 钱乐秋, 王渊峰.基于扩展有限状态机测试中测试输入数据自动选取的研究[J].计算机学报2003, 26 (10) :1295￣1303.

[4]Supaporn K, Wanchai R.Automated-Generating Test Case Using UML Statechart Diagrams[J].Proceedings of SAICSIT2003, 2003, 296-300.

模型驱动的领域软件开发方法研究 第5篇

一、数据库驱动设计方法存在的不足

1. 不能有效的反应人们的需求。

传统的核心软件开发是一种以关系型数据库为基础进行设计与开发的, 这种方式必然导致了软件对需求分析和实现系统的不一致性, 也就由此影响了设计院的设计思维和思路。因此采用面向对象的数据库成为了首要选择。

2. 运行性能影响。

从理论上来说, 数据是可以持久化的, 只要服务器不停机或者有足够的存储器, 那么数据就可以一直在内存中永久的保留下去。因此, 在进行软件系统设计之初, 设计人员应将重点放在问题域上, 而不是对数据库的容量上。

3. 导致过程化编程。

面向对象程序的设计已经慢慢的被人们所认可与接收, 传统的以资料库建木为主要核心的软件开发方法很有可能导致过程化程序的设计, 费时费力。因为在对数据库建模的过程中, 程序员首先要确定数据库的结构, 然后不断的编写SQL语句、存储过程。

4. 软件的模型和领域。

用户在使用软件中的过程与环境被称为软件的领域, 所以软件总是会与用户的兴趣和活动相关。而软件开发的目的就是利用计算机去解决和实现领域的实际问题。模型则是只是的一种简化和有意识的组成, 一个合适的模型能够很好的表达出软件的领域。

二、模型驱动设计和领域驱动设计

模型驱动设计是领域驱动设计的基础, 但是领域模型不仅仅是一个模型, 更包括用来完成业务逻辑的许多元素。领域模型还具有模型所不具有的完成性约束、独有性等特征。

1. 领域的构成。

一般情况下, 领域主要分为实体、值对象、工厂、仓储、服务等五种。实体作为领域的一种必须有自己的唯一的标识;值对象并没有概念性的标识, 但是它却可以代表领域中的一种描述特征;工厂则是定义和创建实体的办法, 工厂主要的工作就是创建对象, 其最主要的特征就是可以屏蔽创建对象的复杂性;仓储较之数据访问对象虽然在概念上大同小异, 但在本质上有着一定的区分, 具体表现为仓储有“根”的概念, 而数据访问对象则没有;服务在一般情况下是没有状态的, 只有在被操作时才会出现可以代表领域某些特征的状态。

2. 领域驱动设计的系统分层架构。

在领域驱动设计的系统中, 之前普遍采用的MVC分层架构将会被进一步细化, 使得领域模型可以得到隔离 (如图1) 。

(1) 用户界面层 (表现层) :这一层包括了所有用于服务访问系统的客户端, 同时通过拦截客户端的请求, 并将其通过单一的登录入口, 将其构造层会话管理, 并传递到客户端。 (2) 应用层:这一层并不负责业务逻辑的实现, 其主要的工作职责就是定义系统需要完成的工作, 并对下面的领域层的工作进行指导和实现业务逻辑工作。 (3) 领域层:实现全部的业务逻辑工作, 是整个业务软件的核心, 是重中之重。 (4) 基础结构层:主要工作职责是发送消息, 为领域的持久化和用户页面的窗口绘制等进行工作, 此外基础结构层还负责与外部资源、系统的通信。

三、领域驱动设计的优点

利用领域驱动设计方法对系统进行建模和开发的过程中, 所产生的优点主要有两点:第一、DDD采用面向对象的思维方式在模型驱动的基础上进行开发, 符合人类的自然思维逻辑。第二、采用领域驱动设计出的系统可以充分的利用诸如Net服务器等中间件的分布式集群处理的能力, 从而减轻了数据库的载重负担。

四、结束语

通过对软件领域的分析, 得到一个领域模型, 在领域模型的基础上进行软件的设计与实现工作, 通过重构的方法进行领域模型的精化工作。

摘要：本文从企业级应用的系统开发现状入手, 分析驱动数据库设计方法在Web应用开发中的不足, 从而引出模型驱动的领域软件的设计方法, 介绍了基于模型驱动的领域软件设计方法的开发模式。

关键词：模型驱动,领域,软件开发

参考文献

[1]甄镭..Net与设计模式[M].北京:电子工业出版社, 2006

[2]陈大峰, 张泽鑫.Eric Evans.领域驱动设计[M].北京:清华大学出版社, 2006

[3]汤晨, 吴朝晖.一个利用模型驱动体系结构技术的分布式系统实现[J].计算机工程与应用, 2003, (33) :133-135

基于模型的系统工程的系统设计方法 第6篇

随着科技的发展系统本身日益复杂, 同时客户对系统的技术指标、开发成本、开发周期的要求也日益提高, 传统的方法不能适应现代系统设计、开发要求。在设计、开发阶段如何综合的考虑各分系统间的耦合影响成为开发的关键之一, 另一方面不同设计、开发部门的系统如何集成, 特别是在设计早期如何通过数字化模型集成的方式确保系统设计的正确性、有效性是现代复杂系统产品开发过程中面临的问题。

基于上述问题, 提出基于模型的系统工程 (MBSE) 方法, 即通过应用模型来支持系统的需求定义、设计、分析、校验和验证, 从概念设计开始一直贯穿整个开发流程。对需求/指标分析/定义/分解/分配/实现/验证等全过程进行追踪追溯, 对功能分解、指标分配进行充分论证。基于模型的系统是系统工程的重要一环, 在设计的早期就可以把不同领域的物理模型耦合集成起来建立系统模型, 在此基础上对系统进行分析和优化并完成各子系统的性能指标设定。不同部门的设计师可以通过易于理解的模型的方式来进行信息交互, 减少了误解造成的隐患。

基于模型的系统工程关键技术包括: (1) 多方案设计; (2) 系统架构设计; (3) 多领域物理建模; (4) 集成的仿真计算环境; (5) 模型的数据管理。

1 基于模型的系统设计平台原理

系统设计为自顶向下 (Top-Down) 的过程, 通过系统功能, 逻辑架构层次分解与定义, 确保系统模块实现所有需求定义。其中 (1) 功能定义:满足需求系统应具备的功能; (2) 逻辑定义:定义系统/分系统逻辑结构以实现功能, 用箭头表述逻辑模块之间数据流、控制流、能量流。

基于模型的设计平台能够将系统的需求与功能设计、逻辑设计和物理设计结合起来, 保持研发过程的可追溯性, 融合全新的系统工程模块进行多专业建模仿真和耦合, 进而建立性能样机, 提前在虚拟设计阶段进行功能测试和验证, 实现虚拟设计、虚拟综合集成、到虚拟性能测试, 对设计质量改进、产品方案研究、系统分析、可靠性研究、综合测试等内容提供分析基础和保障 (图1) 。

1.1 多方案设计

根据用户要求, 确定选择方案需要关注的评估要素和指标, 对系统需求进行进一步的分配, 对系统进一步分解, 对技术体制和各分系统实现的技术路线进行选择, 形成多方案的配置, 进行权衡与仿真验证, 形成完整的多方案结果, 通过多方案对比, 选择出符合前期总体技术要求, 及符合产品竞争策略的最优方案。

多概念方案对比与选择时需要关注的评估要素和标准包含:功能参数、性能参数、六性指标、开发周期、成本、设计资源重用率、需求覆盖度、客户满意度等数据, 这些数据中绝大多数都产生于设计过程, 为多方案的对比提供基础数据,

1.2 系统架构设计

1.2.1 需求管理

需求管理是系统工程的重要分支, 同时也是系统工程的管理主线。需求管理是一个不断反复的需求定义、文档记录、需求演进的过程, 并最终在验证的基础上冻结需求。

需求管理分系统提供结构化需求条目的管理功能, 维护需求规格结构, 创建需求, 定义需求的类型、类别、成熟度状态、优先级;通过对需求的分解与映射, 建立需求的关联关系, 在产品研发过程中实现对需求的跟踪与追溯, 并提供一系列跟踪报表;能够存储需求验证结果及需求验证结果与需求条目的挂接;支持使用文档模板导入需求条目;提供需求基线和需求变更的管理, 能够建立冻结的需求基线, 定义需求变更审批路径, 分析需求变更影响。

需求管理分系统由以下几个模块组成: (1) 需求管理与验证:用于管理结构化的需求条目, 并通过创建需求的测试用例, 实现需求验证结果的存储及需求验证结果与需求条目的挂接; (2) 需求跟踪:用于记录需求的关联关系, 在产品研发过程中实现对需求的跟踪与追溯; (3) 需求变更:用于记录需求的变更, 定义需求变更审批路径, 分析需求变更的影响; (4) 需求集成开发:实现与其它系统与工具 (Word, Excel等) 集成。

1.2.2 系统功能逻辑架构定义

顶层客户需求确定之后, 需要分析其产品最终的应对功能以满足设计需求, 并建立产品功能与逻辑架构, 实现需求的向下游功能、逻辑的分配, 在完成系统架构定义的同时进一步进行子系统、部件级的设计。在此阶段一方面完成系统功能、逻辑模型, 另一方面也进行需求的进一步分解与分配。

系统工程师需要在其设计平台上开展总体方案设计工作, 基于产品功能规格, 对产品需求进行分析, 建立功能视图、逻辑视图, 并建立需求、功能、逻辑之间的关联关系, 如图2所示。

功能设计与系统RFLP架构定义主要解决如下问题: (1) 需求、功能、逻辑基于统一架构模型。彻底改变传统的基于文档的产品描述形式, 实现基于MBSE模型的系统架构描述方式。 (2) 系统接口定义, 通过需求、功能向系统逻辑架构、物理产品的分配以及系统间数据关系逻辑的定义, 从而清晰的实现系统接口控制, 进一步为子系统、部件等下游设计甚至供应商合作奠定关键的接口基础。

1.3 系统建模与仿真

在总体逻辑层级结构的基础上指定各分系统的所有行为预期, 来评估基于虚拟样机的总体设计的可行性, 即功能定义在逻辑上通顺, 在物理上可实现。使用多领域建模语言对不同专业领域进行描述, 在总体层面实现不同专业之间的并行协同。

总体部门可以在设计早期进行系统集成, 使用一维建模仿真技术进行快速的全机功能评估, 便于在总体方案配置中进行权衡分析。另一方面, 利用模型组件重用技术可以有效地在设计过程早期解决总体各专业之间以及总体和分系统之间的协同问题。系统行为建模可以分层级的嵌套和整合系统或子系统的模型, 考虑到不同专业的仿真要求, 功能逻辑, 模型建模的颗粒度将都不相同, 按照不同的层级进行建模也十分必要。

通过系统建模仿真的手段进行系统设计具有如下优势: (1) 层次化:模型可以采用分层的表示, 或采用多个视图从不同的角度来刻画系统。可以应用于产品设计各个流程, 如方案设计阶段的参数匹配与方案分、详细设计阶段的参数优化与设计验证、试验阶段的虚拟试验等。随着开发阶段的深入, 不断地对模型进行细化和充实, 最大限度地保证模型的复用。从简单的模型过渡到复杂的模型, 符合开发流程所需的从系统转移到功能单元, 从需求转移到具体实现的特点; (2) 可验证:模型本身是设计的形式化描述, 具有无二义的特点。通过运行模型, 能够在开发的各个阶段对系统进行评价。特别是, 对于开发的不同阶段, 对测试也有不同的要求。比如基于需求的测试, 侧重于从需求的角度对系统的功能进行测试, 一般发生在系统的集成测试和系统验收的阶段。而通过基于模型的设计环境, 我们可以在V模式的需求开发和顶层设计阶段展开此项测试工作, 为后期系统集成和验收打下坚实的基础。而在系统的详细设计阶段, 再对模型进行全面的测试; (3) 支持实现:通过自动转化模型为代码, 可以最大限度地避免由于手工转换导致的错误。所生成的代码一方面可以用于建立产品的快速原型, 对产品在最终实现之前采用半物理仿真的方式进行全面地功能性能测试;另一方面对应于产品中软件部分的算法模型, 也可以生成产品级的代码应用于最终实际的产品中。另外, 通过模型可以自动的生成文档, 大大地降低了文档准备工作。 (4) 可追溯性:由于整个开发流程通过模型整合起来, 对于开发过程的更改控制就比较容易。辅之以方便的模型检查和测试手段, 保证了开发过程中产品的一致性。由于需求可以关联到模型 (设计) , 而模型关联到生成的代码和文档, 这样就保证了设计更改的一致性。

1.3.1 模型库

模型是数字化样机的重要构成单元, 将建立不同类型的模型库, 对模型进行统一的组织、存储及管理, 作为知识积累, 便于在后续型号或项目中复用。

1.3.1. 1 模型接口管理

除了对各组成部分本身的信息进行管理以外, 还需对各组成部分之间的关系, 也就是模型之间的接口关系进行有效管理, 以使得在某个模型发生更改影响其输出信息时, 能够对影响到的模型及如何影响作出及时评估和分析。

模型库中的组件接口应与逻辑架构中逻辑模块的接口保持一致, 同时尽量保持组件模型在不同层次、不同粒度下的接口一致, 使得系统具有较强的鲁棒性, 便于系统模型中组件的替换。

1.3.1. 2 模型组件标定

首先需要对仿真模型进行物理及数学层次的验模, 确保模型符合航天器的主要物理特征;其次通过对实物产品地面试验数据的分析, 进一步验证/修正仿真模型;最后根据实际飞行试验数据进行分析对比, 开展模型参数辨识, 评估仿真模型的正确性, 并进一步完善和修正仿真模型。

1.3.2 开放性

由于历史原因、使用习惯、经验积累、知识产权及不同领域建模的特点等, 在短期内实现模型的统一描述及求解是不现实的, 需要系统设计平台能够提供一种通用的模型执行接口, 将不同领域仿真软件建立的模型一定程度的集成起来以分析系统的整体行为以及子系统之间的影响。具体形式包括: (1) 能够调用C、C++、Fortran或DLL、Lib文件; (2) 能够通过通用接口的形式集成其它仿真软件生成的模型。

1.4 基于模型的可靠性分析

基于参数化系统模型, 通过故障注入的方式, 实现对系统的故障模拟, 故障检测和故障诊断, 对故障的危害性进行评估, 实现对系统的故障模式影响、可靠性和安全性的分析, 从而指导系统的安全性设计及冗余设计。主要包括: (1) 系统故障模拟, 对系统可能发生的故障进行分析, 提取功能样机的故障参数, 对系统注入故障, 并对注入故障的系统模型进行仿真, 分析故障对系统运转产生的影响。 (2) 供配电系统故障检测, 对系统模型设置故障模式相应的监测变量, 并设置对应的故障判据, 在仿真过程中对该变量进行实时监测和故障判断, 若故障判据生效, 则发生故障告警, 并显示出故障发生点。 (3) 供配电系统故障诊断, 对系统已经发生过的故障进行分析, 根据系统仿真结果曲线集, 参考相应的实验数据, 进行离线的故障诊断, 也可通过建设专家系统进行在线诊断, 分析出故障产生的来源以及故障在单机之间的传播过程。

2 应用效果

基于模型的系统设计作为先进产品设计研发技术, 国外自20世纪70年代以来, 经历了从点 (数字样机单项技术应用) 到线 (型号研制全过程数字化) 到面 (多专业协同设计数字化) 的发展。波音-777飞机作为世界上第一个采用基于模型的设计方法、全功能数字样机定义的大型工程项目, 使设计更改和返工率减少了50%以上, 物理试验时出现的问题减少了50%~80%。

中电科集团14所完成电源系统多学科仿真工具集成系统, 主要针对机载有源相控阵中雷达天线孔径电源系统而设计。该系统对多学科的设计应用工具进行了初步集成, 并定义了专业任务向导、仿真设计模板及最终结果管理, 实现工具与工具之间的协同、部门间的协同、总体与各专业的协同。

3 结论

通过基于模型的系统工程的系统设计方法, 采用从顶向下的设计过程, 对功能分解、指标分配进行充分论证, 实现基于需求、技术指标的系统设计, 实现需求、系统架构、系统模型的可追溯性, 当系统需求发生变更时, 更快的对系统设计过程的相关环节进行快速调整。实现以文档为中心的协作模式向以模型为中心的协作模式的转变, 有效的改进现有的设计流程。通过数字化系统的统集成、仿真、测试, 进行整机级的一体化的分析、评价和优化, 避免必要的重复工作, 减少整机级的物理试验的次数和成本。通过基于模型的系统工程的设计方法, 可大幅提高系统级产品的研发水平与研发效率。

摘要：本文提出一种基于模型的系统工程的设计、开发、验证的工作思路, 通过该方法在需求的驱动下, 从需求、功能、逻辑等维度对系统进行架构设计, 在逻辑架构的基础上进行多专业的联合仿真, 实现系统的数字化集成测试, 自动生成系统接口文档及仿真报告, 实现需求与系统架构、仿真模型、文档的映射及可追溯性。

软件工程方法模型 第7篇

关键词：光伏电池工程模型,输出特性,修正方法,Matlab

0 引言

光伏发电系统运行需建立光伏电池组件及光伏阵列的等效数学模型, 基于太阳能电池组件生产厂商技术参数的工程数学模型实用、通用性强、便于计算, 被广泛用于光伏电池的建模分析, 但是当外界条件变化时, 该模型曲线拟合误差较大。因此提高光伏电池工程数学模型的拟合精度就显得非常重要。

基于扰动观测法的光伏电池阵列自主修正方法, 根据外界光照条件, 电池板温度以及其输出电压和电流来对模型温度系数进行修正。修正后的系数能够提高工程模型的精度, 克服了当外界条件变化时工程模型拟合误差较大的问题。

在Matlab/Simulink中对修正过的工程模型进行建模仿真, 并使用PV模拟器模拟该模型的输出特性, 仿真和模拟结果与实测数据比较验证了基于扰动观测法的光伏电池阵列自主修正方法的有效性。

1 光伏电池的数学模型

1.1 光伏电池的物理等效模型

光伏电池的单二极管等效电路模型如图1所示。

其数学模型:

式中, I、U分别为光伏电池的输出电流和电压;IL为的光生电流;I0为光伏电池等效二极管反向饱和电流;q为单位电子电荷 (1.602×10-19) ;A为等效二极管理想因子;K是波尔兹曼常数 (1.38×10-23) ;T是电池温度;RS为等效串联电阻;RSH为等效并联电阻。

式 (2) 所示基于光伏电池物理等效电路的模型能够准确反映光伏电池内部特性对光伏电池I-U特性的影响, 被广泛用于光伏电池的理论分析中, 但式 (2) 是隐式超越指数方程, 本身不易求解, 并且IL、I0、A、RS、RSH这五个参数不属于生产厂商向用户提供的数据。

1.2 光伏电池的工程数学模型

为了更利于光伏发电系统工程设计, 需要建立基于光伏组件生产厂商提供的技术参数 (开路电压UOC、短路电流ISC、最大功率点电压Um、最大功率点电流Im) 的工程数学模型。因为通常RSH都比较大, 忽略 (U+RSH) /RSH项, 则光伏电池的I-U方程可简化为:

式 (3) 仍是含有四参数 (IL、I0、A、RS、) 的隐式方程, 设定IL=ISC, 这是因为一般情况下RS远小于等效二极管正向导通电阻, 同时为了简化计算引入中间系数M、N, 式 (3) 可写成:

式 (4) 即基于光伏组件生产厂商提供的技术参数的光伏电池工程数学模型。

1.3 等效串联电阻的估算

光伏电池的等效串联电阻会影响光伏电池的正向伏安特性和短路电流, 并且等效串联的增大还会使光伏电池的填充因子和光电装换效率降低, 为了研究串联电阻对光伏电池输出特性的影响, 对串联电阻的估算很有必要。在式 (3) 中, 为了方便计算引入中间参数h, h=q/AKT, 且IL=ISC。在一般常温条件下, exp[h (U+RSI) /T]>>1, 则式 (3) 可简化为:

当处于开路状态时, I=0, U=Uoc, 带入式 (5) 得:

当处于最大功率点处时, I=Im, U=Um再次带入式 (5) 得:

联立式 (6) 、式 (7) 可求得:

解得:

在标准测试环境下ISC/I0=108~1010, 一般可取I0=10-9ISC, 等效串联电阻的估算仍然是基于光伏组件生产厂商提供的技术参数。

2 基于扰动观测法的光伏电池工程模型自主修正方法

当外界温度和光照条件的改变时, 为了得到不同温度以及光照条件下的I-U特性曲线, 需要对其在标准条件下的I-U特性曲线进行修正, 有两种修正方法:

(1) 迭代计算法。根据参考日照强度和参考电池温度下的ISC、UOC、Im、Um推算出新日照强度和新电池温度下的Isc′、Uoc′、Im′、Um′, 再代入式 (4) 得到新日照强度和新电池温度下的I-U特性曲线:

式中, Tref、Sref分别为标准测试条件 (STC) 下的电池温度、光照强度, Tref=25℃, Sref=1000W/m2。并且假设推算过程中I-U特性曲线基本形状不变, 系数a、b、c取典型值:a=0.0025/℃, b=0.5/℃, c=0.0028/℃。

(2) 变量修正法。当外界条件变化时, 对光伏电池输出电压和电流的变化量进行修正。通过对参考日射照强度和参考电池温度下I-U特性曲线上任意点 (U, I) 的移动, 得到新日照强度和新电池温度下的I-U特性曲线上任意点 (U′, I′) :

式中, RS由式 (9) 给出, α为短路电流温度系数, β为开路电压温度系数。把式 (11) 代入式 (4) 就可以得到新光照强度和新电池温度下的I-U关系表达式:

变量修正法是针对光伏电池组件出厂时的技术参数而建立的光伏电池模型。然而, 随着使用年限的增加, 光伏电池阵列就会老化, 尤其当光伏组件工作过程中某个单体光伏电池被积云、树叶或者其他不透明物体遮挡时, 将导致该光伏组件输出电流降低而使得被遮挡的单体光伏电池产生过热现象, 通常称为热斑现象。热斑现象会严重影响光伏组件的使用寿命, 其输出特性也会受到影响。针对上述问题, 提出一种基于扰动观测法的光伏电池阵列自主修正方法, 能够根据外界光照条件, 电池板温度以及其输出电压和电流来对模型参数进行修正。在对电池模型进行校准时, 首先需要测量出标准状况下的参考值, 即UOC1、ISC1、Um1、Im1。

因而式 (12) 需要改写成:

M1、N1分别为:

式 (11) 中的ΔI、ΔU则要改写成:

式中, ΔT与ΔS和式 (11) 中的一致。为了计算式 (15) 中的修正系数α1和β1, 首先计算ΔI1和ΔU1, 根据扰动观测法得到某一外界条件下的最大功率点电压Um1′, 并同时测量出该外界条件下的最大功率点电流Im1′。根据式 (13) 得:

再测量出该条件下的开路电压Uoc1′, 根据式 (13) 得:

式 (16) 和式 (17) 两边分别进行相减得:

式 (18) 化简可得:

由于M1、N1、Isc1、Uoc1、Im1′均是大于零的实数, 且Uoc1′定大于Um1′, 因此K/Im1′为大于零的实数, 所以可对式 (19) 上式取自然对数, 得到:

从而有:

将式 (21) 代入到式 (17) 中, 得:

将式 (22) 代入到式 (15) 中, 可得:

将式 (21) 、 (22) 代入到式 (15) 中, 可得:

从而求得了修正系数α1和β1。式 (15) 、 (24) 中的RS1可把UOC1、ISC1、Um1、Im1代入式 (9) 而求得。在实际应用中, 为了提高所求修正系数的精确度, 需要进行多次计算求取平均值。求得修正系数之后, 与式 (11) 中推导方法一致, 就能够分别得到不同外界条件下的光伏电池输出特性。

3 光伏阵列模型的建立

为了得到较大功率的输出, 在实际应用中光伏电池组件通过串并联组成光伏阵列, 为了便于计算机仿真和计算, 构造开关向量S=[1, 1, 1, …], 电压向量U=[U1, U2, U3, …], 电流向量I=[I1, I2, I3, …], 从而更利于计算光伏阵列参数。

设定光伏阵列串联单元数为j, 并联单元数为k, UZOC为光伏阵列开路电压, IZSC为阵列短路电流, UZm为阵列最大功率点电压, IZm为阵列最大功率点电流, 则:

其中, S1的维数为j, S2的维数为k, UOcj (j=1, 2, 3, …) 为各个串联单元的开路电压, ISCk (k=1, 2, 3, …) 为各个并联单元的短路电流, 同样可以求得UZm和IZm:

然后将UZOC、IZSC、UZm、IZm代入式 (4) 就得到了光伏阵列的模型。当光照强度和温度变化时, 采用上述扰动观测法对光伏阵列模型进行矫正。

4 仿真及实验验证

4.1 仿真模型

为了验证扰动观测自主修正方法的有效性和准确性, 选择英利集团YL260-30b组件, 并且在Matlab/Simulik环境下搭建仿真模型, 对比在光照强度G=800k W/m2、600k W/m2、400k W/m2、200k W/m2, 温度为25℃时两种修正方法I-U特性曲线与物理模型仿真曲线的拟合程度, 光伏电池组件仿真模型如图2所示。

4.2 仿真结果与分析

通过搭建仿真模型对上述不同光照强度的光伏电池组件进行仿真, 仿真结果如图3所示。

由仿真结果可知:当光照强度降低时两种方法的拟合精度都有所降低, 但是修正后方法 (2) 的拟合精度总是高于方法 (1) 。

4.3 实验验证

采用瑞士瑞佳通 (Regatron) 型号为TCP.32.1000.400.S的可编程直流电源作为PV模拟器对基于扰动观测法自主修正的光伏电池工程模型进行编程模拟, 将PV模拟器通过RS232串口与计算机通信, 在Top Controlv4.02.19软件环境下进行编程, 模拟结果与光伏组件实测数据结果比较如图4所示。

5 结语

实验结果表明, 基于扰动观测法修正的模型与光伏电池实测数据能够实现较准确的拟合, 达到预期修正效果。

参考文献

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[7]廖志凌, 阮新波.硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法[J].电工技术学报, 2008, 5 (23) :88-91

软件工程方法模型 第8篇

随着社会经济的不断发展, 水利水电工程 (以下简称水电工程) 项目越来越多, 投资规模大型化的趋势也越来越明显。但由于水电工程具有建设规模大、施工工期长、不确定性因素多的特点, 仅依靠政府部门的财政支出根本不能解决问题, 而项目融资机制在水电工程领域的引入克服了政府直接投资的不足, 但市场融资机制的引入为水电工程投资管理提出了更高的要求, 这要求使得水电工程在融资的过程中项目评估和项目风险分析变动十分重要。

目前, 在水电工程的投资决策中主要采用折现现金流量法 (DCF) , 然而水电工程与一般工程不同, 投资规模大、建设周期、面临问题复杂是其主要特点, 表明水电工程面临的风险“敞口”要宽于其他一般工程。传统的DCF法无法在投资决策中向决策者反映出水电工程的特殊特点, 并且会错误估计项目价值, 如果在水电工程中使用DCF方法会容易错失投资机会。为了解决DCF法存在的不足, 金融领域的期权理论启迪了项目投资分析的新的思想方法, 提出实物期权 (RealOption) 理论。

Cox, Ros s和Rubin-s te in (1979) 等提出二叉树期权定价模型, 为实物期权应用奠定了基础, 并且该模型在各种期权模型广泛应用。该方法依据风险中性原则, 在离散时间框架下通过复制投资组合方法对期权进行估值。但是二叉树模型存在的明显缺点就是它只考虑了标的资产价格上升、下降两种状态, 明显忽略了保持不变的状态, 容易产生计算误差并脱离实际。为了将期权价值计算的误差控制在一定的精确度内, Kamiad B等设想在二叉树模型的基础上增加每一期的可能状态以提高计算的精确度。Boyle将二叉树模型拓展为三叉树模型, 并且假定上升和下降的幅度是对称的。丁正中, 曾慧研究了通过比较二叉树和三叉树实物期权定价模型认为, 三叉树模型得出的结论比二叉树更精确。因此, 三叉树模型得到了越来越广泛的应用。

2 水电工程投资决策的期权特征分析

期权特征分析是实物期权在投资决策中使用基础。水电工程投资决策具有期权特征, 有助于从特征特殊性上引入模型和构建投资决策方法。由于水电工程投资过程中风险大、不确定性因素多而引起的, 水电工程投资决策期权特征具有不确定性、可延性和一次性。

2.1 水电工程投资决策期权的不确定性

水电工程投资规模大、建设周期长, 如我国三峡水电工程静态投资900亿元, 建设周期18年, 小浪底水电工程建设周期15年, 南水北调工程建设周期更长, 建设过程涉及移民安置、工程补偿等一系列社会问题和经济问题, 使得工程建设面临诸多不确定性因素, 如社会风险、经济风险、技术风险、管理风险、自然风险、政治风险等。由于风险越大, 不确定性越大, 期权的价值越大, 这会使得水电工程期权价值要比一般工程期权价值要大。

2.2 水电工程投资的可延性

投资决策的可延性是水电工程投资的最大特点, 这也是水电工程项目的特性决定的。延期投资可能将获得更多的信息并使投资价值发生变化。水电工程在投资建设过程中面临问题复杂和影响因素众多, 有的问题在短期内无法预知, 有的是随着水电工程建设不断出现的新问题、新情况, 如三峡水利工程建设库区出现“产业空心化”、库区生态不断恶化而引发重庆市第二次“百万移民”;南水北调工程在投资建设上只开建了中线和东线, 西线工程被延迟开工。此外, 随着水电工程建设的推移, 信息的不对称性也会逐渐降低, 甚至可能消除。这就会使得选择投资的时机不同, 投资收益与风险也就不同。

2.3 水电工程投资具有一次性

水电工程投资规模大、建设周期长使得水电工程投资不同于其他投资具有重复投资特性, 因为水电工程形态位置相对固定, 资产流动性较差, 容易造成资本沉淀, 这些都决定了水电工程投资全部或者部分不可挽回, 这些都决定了水电工程投资只能是一次性投资。

综上所述, 水电工程投资规模、建设周期长、面临问题复杂及影响因素多的特点, 使得水电工程项目投资具有不确定下的期权特征, 决定了其期权价值不能忽略, 而引入实物期权决策水电工程投资具有可行性。实物期权相比传统的投资决策方法更具有投资风险转移功能, 更适用于水电工程这样的高风险的项目。

3 水电工程的三叉树模型

3.1 水电工程三叉树期权定价模型

三叉树模型是一个离散时间模型, 在金融期权分析中是用树型描述来进行分析。三叉树模型假设标的资产价格运动在[0, T]内过程遵循几何布朗运动: (其中, r为无风险利率, σ为瞬时波动率, dz为标准维纳过程) , T为期权的到期时间。

为了进一步描述期权价格运动, 三叉树期权模型将时段[0, T]分成n个相等的部分, 其时间间隔数为。而标的期权价格在小时段[t, t+△t]会有三种变化状态:

1) V上升到Vu;

2) 保持V不变;

3) V下降到Vd。

三种状态的概率分别为pu、pm和pd, 则有pu+pm+pd=1。此外, 假设标的资产价格两个有序运动后的值与运动次序无关因此有:ud=1, 且u>1>d>0。

根据以上条件, 建立如下关于pu, pm, pd, u和d的方程组:

u, d, pu, pm, pd的计算方法参见文献

由后向前倒推的方法计算可获得期权价值F, 即为F0, 0。如果考虑提前执行期权时, 则:

当i=n, 且j=0, 1, , n时, 有:

当i=n-1, n-2, , 0且j=0, 1, , 2n时, 有:

式中:

pu, pm, pd标的资产价格上升, 保持不变, 下降的概率;

u, d标的资产价格上升、下降的幅度;

n期限区间被平均分成△t的区间数;

Fi, ji△t时刻第j个结点的期权价值, 其中0in, 0ji。

水电工程项目实物期权与金融期权相对应变量如表1所示。

参照三叉树模型建立适合水电工程三叉树期权定价模型, 期权定价公式为:

当i=n, 且j=0, 1, , n时, 有:

当i=n-1, n-2, , 0且j=0, 1, , 2n时, 有:

式中u, d, pu, pm, pd的取值与金融期权中一致。

u, d, pu, pm, pd水电工程项目的预期收益升高、不变, 下降概率;

u, d水电工程项目预期收益升高、下降的幅度;

其余参数含义同上文金融期权中三叉树模型中出现的同名参数含义一致。

3.2 参数的确定

由于水电工程本身所具有的特殊性, 虽然在形式上水电工程投资决策的实物期权模型与金融期权定价模型相似, 但是其参数和变量的内涵是完全不同的, 这表明如果将金融期权的三叉树模型引入水电工程投资决策中, 就必须要对其变量作出必要的修正。本文根据水电工程的特点介绍其各参数的确定。

3.2.1 水电工程预期收益现值V0

与金融期权相对应, 水电实物期权标的资产就是水电工程项目本身, 水电项目分公益性项目和盈利项目, 由于公益性项目其现金回收期长和低, 本文探讨的对象, 本文探讨的是水电盈利项目, 水电工程预期收益价值就是水电工程运行期所产生的预期现金流量现值。

式中CIt为第t期水电工程运行产生现金收入, i为贴现率。

3.2.2 水电工程项目投资成本现值I

水电工程生命周期分为规划阶段、建设阶段、运行阶段和退出阶段, 其投资成本主要集中在建设阶段和运行阶段, 即建设成本和运行成本。为此, 其投资成本的折现值如:

其中, It式中为第t年的投资额, i为贴现率。

3.2.3 水电工程项目价值的波动率σ

水电工程收入影响因素众多, 既包括宏观因素、行业因素也包括工程运行自身因素, 此外环境因素也是水电工程收入的主要影响因素, 如气候变化、降水量、气温、水文等。然而, 我国水电价格目前还是由国家统一定价, 近年来的能源领域的市场化改革, 使得将来电价会和其他商品一样由市场确定。作为一般产品价格波动估算方法, 主要包括相关价格数据估计法、条件自回归异方差法、产品价格波动法、和专家估计法等。

3.2.4 无风险收益率r

水电工程项目无风险收益率可以选择水电工程期权期限相同的国债利率作为无风险利率。其定价公式为:, 式中A, B均为结构参数, T为期权到期期限。

3.2.5 距失去投资机会的时间T

水电工程项目投资与其他工程不同, 其投资收益是水电工程项目运行后, 因此水电工程的期权期限应为工程的运营期。将期权期限分成的时间间隔数为:

3.3 计算步骤

1) 计算水电工程的NPV值。

式中CI为现金流入, CO为现金流出, (CI-CO) t为t第年的净现金流量, i为贴现率, n为项目计算期。

2) 确定水电工程的参数值V0, I, σ, r, T。

3) 计算水电工程的实物期权价值F值。根据确定的水电工程的参数值得到u, d, pu, pm, pd值, 再将其依次代入式3) , 式4) , 确定最终的期权价值F。

4) 计算工程的投资价值VRO。

5) 做出决策判断。若项目的投资价值为正则认为项目财务上可行, 为负则项目在财务上不可行, 为零时考虑推迟决策或放弃该项目。

4 结语

由于传统DCF方法对水电工程项目投资价值评估的缺陷, 本文提出在水电工程的投资决策中引入实物期权评估其投资价值。并对结合水电工程投资特点对其科学进行了分析。通过比较二叉树和三叉树模型在实物期权运用的优缺点, 本文采用三叉树模型对水电工程投资决策进行评价, 由于三叉树模型精确度高, 能更好反映出水电工程因不确定性, 使得该模型更适合水电工程投资决策, 对于更好的衡量项目价值, 为决策者提供合理的决策依据具有很强优势。

基于三叉树期权模型的水电工程投资决策方法对于完善水电工程的投资决策有着重大的理论和实际应用价值。但是该模型在运用中仍然存在着一些问题, 如:项目价值高估的问题、准确估算参数σ和r的取值问题等, 这些问题有待于深入研究, 也是作者下一步研究工作。

参考文献

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应用“模型方法”教学的实践和思考 第9篇

【关键词】 模型 模型方法

【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-067X（2014）10-001-01

高中是基础教育的最高层次，这一阶段的化学教育有了明显的加深和拓宽，要处理的问题也逐渐复杂化和理论化了，这就需要学生有更强的能力以及掌握更综合化的方法。模型方法作为一种重要的科学操作和科学思维方式，能够帮助学生理解和掌握一些抽象的概念和理论，提高学生思维的广阔性、深刻性和逻辑性，从而达到发展学生创新思维的目的。

一、模型和模型方法

模型是表征某一事物或事物间关系的人造模拟物，是对原型的一种简化描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。在化学学科和化学教学中，模型主要分为两大类：物质模型（物质实体仿造原型而复制的物件）和思想模型（用文字表述、符号、图像、图表等形式反映的抽象概念或理论）。

模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。它把认识对象作为一个比较完整的形象表示出来，使问题简明扼要，以便窥见其本质。简而言之，模型方法是认识的工具，借助模型可以加深对事物的理解。

在高中化学教学阶段，老师不但要重视研究运用教材中的化学模型来指导学生学习，还要积极探索如何完善和设计更有效的模型来处理某类实际问题，达到最佳教学效果。

二、模型方法例析

1. 活用物质模型，激发空间想象。人教版选修5第一章第二节《有机化合物的结构特点》中提到“组成σ键的两个原子可以围绕键轴旋转，不影响键的强度”，概念比较抽象；其后就是学生理解和应用困难的“有机化合物的同分异构现象”。我在这部分教学中先给学生一套模型，让学生以小组为单位完成甲烷、乙烯和乙炔（提供信息）的模型搭建，学生利用搭建好的模型发现 “单键可以旋转，对键本身没有影响；双键和叁键如果旋转的话会发生扭曲甚至断裂” 这个事实，为第二章第一节中“烯烃的顺反异构”的理解解决障碍。接着，我让学生自行拼凑含5个碳原子的烷烃，学生在活动中发现连接方式不只一种，初步形成“同分异构体”的概念；然后我又提醒学生，凡是能通过单键的旋转或分子的翻转重合的，就是同一种分子，经过学生的比照验证，最后确定5个碳原子构成的烷烃有3种不同的结构，同时又纠正了学生经常出现的 “书写方式不一样的就是不同的结构（如

CH2-CH2-CH2和 ）”这一误解。

2. 借鉴数学模型，内化知识系统。在新课改的培训中，以北师大王磊教授为首的教研团队提出的“二维坐标系”组织元素化合物的学习模型给了我很大的启发，它不但体现了元素单质及其化合物转化关系，还帮助学生构建“分类观”、“价态观”，多角度、规律性认识物质性质。

3. 探索思维模型，提高解题能力。多年的高考备考工作中发现，高考中的实验题其中一大类是对气体性质的检验和应用，我提炼出这类题目的出题思路，在常规教学中分阶段形成思维模型，帮助学生解决问题。新课教学中：问题1：制备某气体的完整的装置应该包括哪些部分？问题2：这些装置和药品的选择应考从什么角度考虑？学生根据初中所学H2、O2、CO2的制备方法总结归纳，老师将归纳结果形成图表模型：

利用这一模型指导学生选择实验室完整的制气装置。

问题3：哪些装置可省？（举例2008年大纲版高考题）

问题4：还可增加怎样的装置？（举例2008年大纲版高考题）安全瓶、防倒吸。

这一阶段学生由总结和应用已形成制备气体的完整思维模型，无论怎样的出题策略都是在此基础上的增加和删减。

专题复习中：学生先快速阅读几道典型的气体性质的检验和应用的试题。老师与学生共同分析装置的作用，与制气模型比对，得到结论。①如果是气体的检验试题，将净化装置和收集装置改为检验装置，②如果是利用气体性质来制备物质的试题，则在净化装置后增加反应装置，必要的话在反应装置后再加除杂装置。综合各种出题方式，气体性质的检验和应用的实验装置简化为：

学生在这一模型指导下，不管装置怎么复杂，都可以根据实验目的尽快地找到各装置的作用来进行解题，同时也增强学生系统性进行实验设计的能力。

三、对模型方法教学的反思

充分利用好已有的化学模型进行教学，就是提高学生科学素养的重要方式。中学化学里除了物质模型以外，“化学用语”本身就是一种符号式的模型。中学化学知识点多、较琐碎，概念原理抽象难理解，还需要运用逻辑和计算能力解题，这些特点容易让学生“晕”，所以老师要不断总结经验，找到适合的方法和模型来指导学生学习，帮助学生理解。

应用模型方法进行有效教学的前提是能够建立和选择适当的模型，教师本人对此的了解和研究还不够深入，难以建立类似“二维坐标系”那样的学习模型，除了在教学实践中不断探索以外，还需经过更深入地学习和系统的培训，由浅入深地组织学生构建和应用模型理解原理、解决问题。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 贾龙贤，王茜.建模思想在化学竞赛中的应用[J].中学化学教学

参考，2009（5）.

[2] 吴琼.中学化学教学建模.广西教育出版社，2003.

[3] 张建国.模型方法与高中化学教学.

[4] 王磊.科学学习与教学心理学基础.陕西大学出版社，2002.

软件工程方法模型 第10篇

基于模型驱动的汽车电子软件开发流程可以分成五大步骤, 包括分析需求、设计系统、生成代码、集成软件以及标定系统。上述步骤实际上都是围绕模型系统进行的, 而且合理形成V字形状。分析需求就是说利用需求模型来适当地描绘系统想要达到的目的, 分析需求的时候主要有两项工作为需求建模以及需求验证;设计系统实际上是依据分析需求来深入设计系统, 从而可以发现符合系统需求的方案, 包括两方面工作即设计模型和验证模型;生成代码就是利用设计系统过程中有机的结合产生的配置文件、系统模型以及基于模型驱动汽车电子运行平台自动形成代码;集成软件就是把自动形成的代码分别合理地形成不同的软件平台, 然后利用一定软件部署策略来形成统系统;标定系统是开展汽车电子软件独特的项目, 需要相关参数配置, 合理匹配特定车型和软件, 因此, 也是指导软件开发的主要系统[1]。

开发软件主要可以分为应用开发和平台开发两大部分。开发应用主要就是从设计模型开始的, 利用需求模型来合理的分析和验证模型。模型验证和需求建模是反复互动的过程, 验证结果能够发送到设计模型中, 作为模型修改的依据。经过验证没有问题的模型会被变换为高层次系统模型, 也就是构件系统模型或者系统层系统模型。在深入设计系统模型的时候, 需要验证完成设计的系统模型, 验证结果对于进一步开发具有直接作用, 为调整和修改模型提供依据。在完成验证模型以后, 需要依据模型系统和模型需求来配置特定平台。配置的根本目标就是制定和裁剪系统平台, 配置结果需要与模型系统形成系统代码。经过编译之后的自动生成代码可以应用到系统中。现阶段, 仅仅只能应用原型系统, 需要经过检验之后才能够使用。在模型系统的指挥下测试系统, 此外, 可能需要修改测试系统。一旦进行修改系统就进入到模型系统阶段, 需要进一步开发。基于模型驱动的汽车电子软件开发方式包括算法组建和应用构件。算法组建是能够进行独立算法的通用模块。算法组建是通过很多函数共同组成的, 完成设计算法的组件可以合理的运用到平台算法库。应用构件是独立通用应用模块, 例如, 电子油门构件[2]。通用构件在完成设计以后需要适当的引入到平台构件库中, 需要复用相关应用。系统平台主要包括算法组件库、应用构件库、驱动库等。在系统生成的时候, 需要依据文件的配置系统来合理的选择和配置系统平台库的内容, 然后合理的运用到应用系统中。

2 模型驱动的汽车电子软件关键技术

2.1 强实时微内核操作系统技术

开发电子汽车软件的主要特征就是把操作系统引入到开发中。在以前传统的开发方式中, 主要重视控制系统开发的策略, 导致操作系统变得可有可无, 但是伴随着电子汽车软件变得更加复杂, 使得在开发的时候操作系统变得更加重要, 一些开发方式可以把操作系统合理的引入到开发中, 但是只是作为基本支持平台, 主要有依据操作系统进行设计和验证。但是汽车电子软件的开发方式合理的把强实时微内核的操作系统引入其中, 以此当做设计系统开发的核心, 并且依据系统对平台进行代码生成和验证, 所以, 在汽车电子软件开发中, 基于驱动的开发模型不再仅仅是可选部分, 而是成为开发的主要部分[3]。

2.2 系统运行分析技术

基于模型驱动的汽车电子软件开发的方式中, 系统运行分析是验证模型的重要方式。系统运行的分析主要就是利用分析模型, 模拟动态行为, 以此来检验是否具有符合规范的模型设计。

2.3 图形化设计技术

表达模型的主要形式就是图形, 也是UML建模的重要语言特点, 可以图形化需要表达的数据信息, 但是需要一定的工具来进行图形化支持。Smart C是一种不仅可以表达图形, 也可以表达文本的建模语言, 但是也需要一定的图形化工具, 支持把数据进行图形化, 所以, 想要开发基于模型驱动的汽车电子软件就需要开发能够支持图形化的工具。因此, 可以适当使用eclipes平台以及相关能够进行图形化的插件来当做开发的平台和方式, 从而可以开发基于模型驱动软件的相关图形化工具[4]。

2.4 自动生成技术

想要增加软件开发的质量和效率主要方式就是自动生成技术, 在基于模型驱动汽车电子软件开发中的自动生成技术主要包括自动生成程序代码、自动生成系统模型以及自动生成设计文档。自动生成系统模型实际上就是说由高层次模型形成低层次模型, 例如把系统系统需求模型变换为系统设计模型。自动生成设计文档实际上就是根据系统设计模型来形成相关设计文档, 此时需要合理分析模型, 能够在模型中提取语义, 并且依据相关格式规范需求利用自然语言进行表达。自动生成程序代码实际上就是利用系统的配置文件和设计合理的把预制程序代码形成组合实际系。预制代码主要包括各种驱动、操作系统等代码以及各种复用的构件。此外, 在使用自动生成技术的时候, 需要保持具有同步的生成目标和生成源, 例如, 变动程序代码可以适当地引发设计模型的改变, 利用一定的同步技术, 可以尽可能地降低设计系统反馈时间, 从而可以增加开发效率[5]。

3 结束语

总而言之, 基于模型驱动的汽车电子软件的开发, 能够很好地融合模型驱动开发方式和模型设计软件方式, 并且提出了合理的设计方式, 从而可以很好地解决汽车电子控制系统的可靠性, 对于汽车行业的发展以及经济发展具有很大影响。

参考文献

[1]杨国青.基于模型驱动的汽车电子软件开发方法研究[D].浙江大学, 2010.

[2]杨帆.汽车电子软件的实时性验证方法研究[D].湖南大学, 2011.

[3]高志刚, 吴朝晖.汽车电子软件中混合调度方式下响应时间分析[J].中国机械工程, 2011, 19 (17) .

[4]伍如意.基于AUTOSAR标准的汽车电子软件开发平台分析和设计[D].浙江大学, 2011.