Modeling and Simulation (M&S) for system design and prototyping is practiced today both in the industry and academia. M&S are two different areas altogether and have specific objectives. However, most of the times these two separate areas are taken together. The developed code is tightly woven around both the model and the underlying simulator that executes it. This constraints both the model development and the simulation engine that impacts scalability of the developed code. Furthermore, a lot of time is spent in development of a model because it needs both domain knowledge and simulation techniques, which also requires communication among users and developers. Unified Modeling Language (UML) is widely accepted in the industry, whereas Discrete Event Specification (DEVS) based modeling that separates the model and the simulator, provides a cleaner methodology to develop models and is much used in academia. DEVS today is used by engineers who understand discrete event modeling at a much detailed level and are able to translate requirements to DEVS modeling code. There have been earlier efforts to integrate UML and DEVS but they haven't succeeded in providing a transformation mechanism due to inherent differences in these two modeling paradigms. This paper presents an integrated approach towards crosstransformations between UML and DEVS using the proposed eUDEVS, which stands for executable UML based on DEVS. Further, we will also show that the obtained DEVS models belong to a specific class of DEVS models called Finite Deterministic DEVS (FD-DEVS) that is available as a W3C XML Schema in XFD-DEVS. We also put the proposed eUDEVS in a much larger unifying framework called DEVS Unified Process that allows bifurcated model-continuity based lifecycle methodology for systems M&S. Finally, we demonstrate the laid concepts with a complete example.


翻译:系统设计与原型开发的建模与仿真(M&S)目前在工业界和学术界均得到广泛应用。建模与仿真本质上是两个具有不同目标的独立领域,但在实践中常被合并处理。现有开发代码往往紧密耦合模型与底层执行模拟器,这既制约了模型开发,也限制了仿真引擎的可扩展性。此外,模型开发需同时掌握领域知识与仿真技术,且要求用户与开发者保持密切沟通,导致开发周期漫长。统一建模语言(UML)在工业界已被广泛采纳,而基于离散事件系统规范(DEVS)的建模方法通过分离模型与模拟器,提供了更清晰的建模范式,在学术界应用广泛。当前DEVS的使用者多为精通离散事件建模的工程师,他们能够将需求直接转化为DEVS建模代码。早期已有整合UML与DEVS的尝试,但由于两种建模范式的内在差异,始终未能建立有效的转换机制。本文提出一种基于eUDEVS(即基于DEVS的可执行UML)的UML与DEVS双向转换集成方法。进一步论证所得DEVS模型属于特定类别——有限确定性DEVS(FD-DEVS),该模型可通过XFD-DEVS以W3C XML模式实现。同时,我们将eUDEVS置于更宏大的DEVS统一流程框架中,该框架支持基于模型连续性的分叉式生命周期方法论用于系统M&S。最后,通过完整案例演示所提出的理论体系。

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