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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
導入
ISO/IEC 15909 シリーズは、高レベルのペトリ ネットとして知られるモデリング言語とその転送形式の定義に関係しています。この文書は ISO/IEC 15909 シリーズのPart 1 です。この文書は、セマンティック モデルと呼ばれる高レベルのペトリ ネットの数学的定義、その実行セマンティクス、手法のグラフィック形式、およびセマンティック モデルへのマッピングを提供します。このドキュメントでは、高レベルのペトリ ネットのグラフィック形式に関するいくつかの一般的な表記規則も紹介します。
ペトリ ネットは 1962 年の発明以来、幅広いシステムを記述するために使用されてきました。この技術は数学的に定義されているため、明確な仕様とアプリケーションの説明を提供するために使用できます。また、これは実行可能な手法でもあり、仕様プロトタイプを開発して、最も早く低コストでアイデアをテストすることができます。この手法で記述された仕様は、実装を開始する前に分析手法を適用して仕様に関する特性を証明できるため、テストとメンテナンスの時間が節約され、高レベルの品質保証が提供されます。
ペトリ ネットの問題は、複雑なシステムを記述するために使用される場合、グラフィック形式の要素の数が爆発的に増加することです。高レベルのペトリ ネットは、複雑な構造化データをトークンとして使用したり、代数式を使用してネット要素に注釈を付けるなどの高レベルの概念を導入することで、この問題を克服するために開発されました。これらのペトリ ネットを説明するための「高レベル」の使用は、(アセンブリ言語とは対照的に) 高レベル プログラミング言語での「高レベル」の使用に似ており、ペトリ ネットで使用される通常の用語です。コミュニティ。このドキュメントが構築する高レベル ネットの初期の 2 つの形式は、述語遷移ネットとカラー ペトリ ネットであり、1979 年に初めて導入され、1980 年代に開発されました。また、1980 年代半ばに初めて導入された代数ペトリ ネット用に開発された概念の一部も使用しています。この文書は、これらの初期の開発の精神を捉えていると考えられています (参考文献を参照)
このテクニックには複数の用途があります。たとえば、システムを指定したり、他の形式的ではない言語のセマンティクスを定義したりするために直接使用できます。また、状態遷移図やデータ フロー図など、現在個別に使用されている手法を統合するのにも役立ちます。この手法は同時実行性をサポートしているため、並列および分散システム開発に特に適しています。この技術は、実装の選択 (つまり、ソフトウェア、ハードウェア (電子および/または機械)、人間、またはそれらの組み合わせ) に依存しないレベルでシステムを指定できます。この文書は、システム (特に分散システム) の開発契約に引用されるか、アプリケーション開発者、ペトリ ネット ツールのベンダーまたはユーザーによって使用される場合があります。
この文書は、この技術の抽象的な数学的構文と形式的な意味論を提供します。文書への適合はいくつかのレベルで可能です。適合レベルは、選択した高レベル ネットのクラスによって異なります。
この文書は ISO/IEC 15909 シリーズのPart 1 です。高レベルのペトリ ネットの定義、セマンティクス、実行、およびグラフィック表記について説明します。高レベルのペトリ ネットの転送フォーマットはPart 2 の主題であり、 Part 3 ではエンリッチメント、拡張、および構造化メカニズムの技術について説明します。
信頼性の高いソフトウェア開発には、数学的に強力なモデルとツールが必要です。ペトリネットの有用性は、重要な産業用途で実証されています。
このドキュメントは、システム アナリスト、設計者、開発者、保守担当者、調達担当者、およびペトリ ネット ツールの設計者と開発者向けの参考資料として書かれています。
このドキュメントでは、高レベルのペトリ ネットを定義し、最初にペトリ ネットの共通概念を示し、次に、配置/遷移ネット、対称ネット、経時的なペトリ ネットなど、いくつかの典型的なタイプのペトリ ネットについて説明します。各ペトリ ネット タイプは、その定義、セマンティクス、および実行とともに説明されます。それらのグラフ表記は付録 B に記載されています。
Introduction
The ISO/IEC 15909 series is concerned with defining a modeling language and its transfer format, known as high-level Petri nets. This document is Part 1 of the ISO/IEC 15909 series. This document provides the mathematical definition of high-level Petri nets, called the semantic model, its execution semantics, the graphical form of the technique and its mapping to the semantic model. This document also introduces some common notational conventions for the graphical form of high-level Petri nets.
Petri nets have been used to describe a wide range of systems since their invention in 1962. The technique is mathematically defined and can thus be used to provide unambiguous specifications and descriptions of applications. It is also an executable technique, allowing specification prototypes to be developed to test ideas at the earliest and cheapest opportunity. Specifications written in the technique can be subjected to analysis methods to prove properties about the specifications, before implementation commences, thus saving on testing and maintenance time and providing a high level of quality assurance.
A problem with Petri nets is the explosion of the number of elements in their graphical form when they are used to describe complex systems. High-level Petri nets were developed to overcome this problem by introducing higher-level concepts, such as the use of complex structured data as tokens, and using algebraic expressions to annotate net elements. The use of “high-level” to describe these Petri nets is analogous to the use of “high-level” in high-level programming languages (as opposed to assembly languages), and is the usual term used in the Petri net community. Two of the early forms of high-level nets that this document builds on are predicate-transition nets and coloured Petri nets, first introduced in 1979 and developed during the 1980s. It also uses some of the notions developed for algebraic Petri nets, first introduced in the mid-1980s. It is believed that this document captures the spirit of these earlier developments (see Bibliography).
The technique has multiple uses. For example, it can be used directly to specify systems or to define the semantics of other less formal languages. It can also serve to integrate techniques currently used independently such as state-transition diagrams and data flow diagrams. The technique is particularly suited to parallel and distributed systems development as it supports concurrency. The technique is able to specify systems at a level that is independent of the choice of implementation (i.e. by software, hardware (electronic and/or mechanical) or humans or a combination). This document may be cited in contracts for the development of systems (particularly distributed systems) or used by application developers or Petri net tool vendors or users.
This document provides an abstract mathematical syntax and a formal semantics for the technique. Conformance to the document is possible at several levels. The level of conformance depends on the class of high-level net chosen.
This document is Part 1 of the ISO/IEC 15909 series. It describes definitions, semantics, execution and graphical notations for high-level Petri nets. A transfer format for the high-level Petri nets is the subject of Part 2, while Part 3 addresses techniques for enrichments, extensions and structuring mechanisms.
Reliable software development requires powerful mathematical models and tools. The usability of Petri nets has been proven for non-trivial industrial applications.
This document is written as a reference for systems analysts, designers, developers, maintainers and procurers, and for Petri net tool designers and developers.
This document defines high-level Petri nets showing common concepts for Petri nets first, and then describing several typical types of Petri nets, such as place/transition nets, symmetric nets, and Petri nets with time. Each of the Petri net types is described with its definition, semantics, and execution. Their graphical notations are provided in Annex B.