Diagramy aktywności języka UML i sieci Petriego w systemach sterowania binarnego - od transformacji do weryfikacji

Język UML jest technologią powszechnie stosowaną w świecie naukowym oraz w przemyśle. Sieci Petriego są modelem matematycznym ogólnego zastosowania ugruntowanym od wielu lat. Obie te techniki doskonale nadają się do specyfikacji procesów sterowania. Jednakże jako odmienne, każda z nich posiada unikatowe właściwości. Technika weryfikacji modelowej jest jedną z metod formalnej weryfikacji specyfikacji pozwalającą na zdiagnozowanie błędów w specyfikacji wymagań albo w opisie modelu. Artykuł przedstawia metodę transformacji pomiędzy obiema wymienionymi technikami specyfikacji w celu formalnej weryfikacji projektu sterowania opisanego w języku UML.

Unified Modeling Language (UML) [1-3, 5, 6-8] is commonly used in scientific and industrial world. Petri nets [9] are mathematical model used for a long period of time. Both techniques are well suited for control processes specification. However, they are quite different. Each technique has its own unique properties. Model checking technique [14-17] is one of formal verification methods [18] for specifications. It allows detecting errors either in requirements specification or in model description. The paper presents the method for transformation between both mentioned specification techniques - from UML activity diagram (Fig. 1) to Petri net (Fig. 4), using some defined rules [10, 11]. Mapping of particular elements is presented in Table 1. Petri net after direct transformation may include redundant places which can be after-wards removed. Then, it is possible to formally verify control process described in UML. The proposed model checker tool is NuSMV [20]. NuSMV (Fig. 5) compares model description (Fig. 6 - 8) and requirements (Fig. 9) which have to be fulfilled. The requirements are defined using temporal logic. If a specified requirement may not be fulfilled, appropriate counterexamples are generated (Fig. 10) which allow detecting an error source. Then, the specification can be corrected and model checking process can start again, sometimes including only the particular part of a designed system.