本文是一篇工程硕士论文，从发展的势头看，工程硕士教育充满着活力。在当今贯彻科教兴国、可持续发展和人才强国三大战略，全面建设小康社会的时期，学位与研究生教育如何发挥更好的作用，值得我们认真地研究和规划。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇工程硕士论文，供大家参考。

专业工程硕士论文范文精选篇一

、PHP、JAVA 等技术。采用了不同的系统架构方式，如：B/S、C/S、B/S 与 C/S 混搭的形式。但是在实际使用中，却有很多的不便和不足之处。其主要存在的问题如下：软件生产厂商没有深入到学校的教学管理中去做深入的调研，没有准确的需求分析，是系统功能完全脱离了实际需要。管理系统很大很全面，并且系统中设计了很多的功能模块，但是每个模块的功能针对性不强。这就导致使用者在使用的过程中感到系统有很多功能，但是对于提高工作效率并没有明显的作用，有时反而适得其反，加重了工作量。

每所学校在对研究生管理的方法上都存在这一些自己的特色，但是对于研究生管理系统有着不同的功能需求，我们不能照搬现有的学生管理系统的模式进行重复性的开发，比如本系统所要做的在职的工程硕士管理系统，就与全日制的研究生管理系统的需求不同，根据不同的需求有着自己的特点和要求。

第 2 章 本系统的需求分析

2.1 需求分析的重要性

在软件开发的过程中，需求分析指的是在我们需要设计或者变更一个系统时，要对问题进行详细的分析，例如要弄清楚需要什么样的数据、最后要得到什么样的结果、需要系统有什么样的功能等。在对系统进行需求分析的过程中，系统的开发人员需要认真听取用户的要求，仔细的总结，完成详细的需求分析报告。这样做的目的就是开发出更好更实用的系统，并且在开发过程中少走弯路。假如在系统开发初期没有明确用户的需求就盲目的进行系统设计，不但投入大量的人力，物力,财力,时间,而且这样做的后果就是，所开发出的软件功能与客户预期的结果不相符,那么之前所有的投入都是浪费的。试想一下在投入了大量人力物力之后所开发出的软件不符合要求,必须重新开发,这种情况实在是我们不愿意看到的。以往人们一直认为需求分析阶段不重要，也没有加以重视，只是简单地说明一下一带而过。

但是近年来，由于需要使用计算机来实现的功能越来越多，各种各样的系统的开发数量也大大增加，在具体应用中的使用目标越来越明确，人们也就逐渐认识到一个完善的需求分析的重要性，这使得需求分析过程逐渐成为了软件开发过程中最重要的一个步骤。假如在做需求分析时程序员们没有正确地理解顾客的需要的话，那么最后所设计出的软件也不可能满足用户的需求，或者由于系统需要不断地改进，导致软件无法按照规定的时间投入使用。

综上所述，在系统的研发过程中，我充分认识到了需求分析在整个软件开发过程中的重要性。所以，在设计开发本系统时，我做了认真的需求分析，认真完成软件需求分析报告，减少开发过程中的不必要的麻烦及资源的浪费。

本系统在开发成功之后，已经在软件工程硕士办公室进行了三个月左右的试用，到目前来看，系统运行状况良好，很大程度上提高了工作效率。尤其是是选导师系统、排课系统和发送通知子系统的投入使用，使得工作变得方便快捷。

由此来看，本系统达到了预期的目标。主要表现在：

1. 实现了工程硕士培养中的网络化管理，弥补了学校研究生管理系统的不足。

2. 整合了教师和学生系统，实现了信息资源共享。

3. 实现了学分管理制度。

4. 根据实际需要，实现了网上申报导师功能。

5. 采用 B/S 三层架构，将用户操作页面与源代码分离开，使系统安全稳定。

6. 采用了密钥安全机制，使用户的密码得到有效地安全保障，防止用户信息被窃取。

7. 提供比较全面的数据分析功能，方便管理员掌握全面的数据信息。

专业工程硕士论文范文精选篇八

铁路行业指铁路运输业，我国铁路运输业主要包括铁路旅客运输和铁路货物运输。其中，铁路货运是我国运输市场的主体，目前，煤、冶炼物资、石油等大宗资源性物资为铁路货运的主要物品，是中国社会经济发展的重要载体之一。近年来，由于受到宏观经济增速放缓因素的影响，全国铁路货运需求呈低迷态势，根据国家统计局数据统计，2014 年全国铁路累计完成货运量38.1 亿吨，同比下降 3.9%；全国铁路完成货物周转量 27530 亿吨公里，同比下降 5.6%。2006 至 2014 年铁路货运总发送量及同比均减少，可见全路货运需求不足状况较突出，货运量仍延续上年的下降态势[1]。物流业是中国加入世贸组织后最早完全开放的行业之一，随着 WTO 对我国物流产业的影响，国内外众多实力雄厚的物流企业通过联盟或兼并的方式迅速抢占中国市场、扩张业务网络。铁路企业由于受到体制内部计划经济的影响，管理机制僵化，面临着严峻的挑战与发展机遇。此外，公路、航空、海运等运输方式近年来迅速崛起，而铁路运营方式单一，受到技术设备、人力资源等因素的制约，失去了对电子配件、医疗器械等附加值、运价率高的消费性货源运输市场的吸引力。如前文所述，铁路货运的主要物品为大宗资源性物资，此类运输份额并没有下降，但该类物品运价低，附加值不高。X 铁路局总部位于上海，地处东南沿海长江中下游地区，下辖徐州、合肥、南京、杭州 4 个铁路办事处，具有相对垄断的运输资源。铁路线路主要分布在安徽、江苏、浙江和上海市，营业里程 4129.5 公里，延展长度10810.5 公里，吸引区内工农业生产发达，内外贸易兴旺，人口稠密，是中国客运及货运最忙碌的分局之一[2]。2013 年 3 月 10 日，根据《国务院机构改革和职能转变方案》，我国铁路实行政企分离，国务院将铁道部铁路发展规划和政策的行政职责划入交通运输部；组建国家铁路局，由交通运输部管理，承担铁道部的其他行政职责；组建中国铁路总公司，承担铁道部的企业职责；不再保留铁道部。

1.2 研究目的与研究意义

基于上文提出的研究背景，本文通过分析 X铁路局当前面临的机会、威胁及企业优劣势（如表 1-1 所示），提出 X 铁路局与专业第三方物流企业通过合作或重组等不涉及股权的方式构建合作伙伴关系，以趋利避害、提高供应链成员企业的核心竞争力。影响 X 铁路局与第三方物流公司合作成败的关键是合作利益的协调问题。构建物流服务供应链合作伙伴关系后，X 铁路局需从供应链整体角度进行决策，而企业自身利益易与整体利益出现矛盾。供应链合作产生的利益如果不能得到公平合理的分配，合作伙伴关系则难以维持稳定，导致合作的崩溃。因此，文章综合考虑集中控制与分散控制下的契约模型对 X铁路局与第三方物流企业利益分配的影响，即本文所要解决的问题在于选择最优的契约模型对X铁路局与第三方物流企业合作产生的利益进行协调优化，保证合作稳定。

2 理论回顾与文献综述

2.1 铁路物流相关理论

铁路物流的解释有很多，国内当前被广泛接受的定义为：铁路物流是依托铁路的点、线集合，发挥基础设施和生产运营两个层面的网络经济特征，联结供给主体和需求主体，根据铁路资源配置和优化条件，将运输、储存、装卸、搬运等功能有机结合，是物品从供应地向接受地实体流动的计划、实施与控制的过程[3]。目前，依据列车运行速度可以将铁路划分为 4 种类型：① 常速铁路（列车最高运行速度小于等于 120km/h）② 快速铁路（列车最高运行速度超过 120km/h 但小于 200km/h）③ 高速铁路（列车最高运行速度在 250km/h 至 400km/h 之间）④ 超高速铁路（列车最高运行速度超过 400km/h，一般称为磁浮铁路）2014 年 7 月，中国铁路总公司联手电商进入快递市场，推出电商快递货运班列。电商快递货运班列采用每日双向对开模式，共开行 3 对 6 列，行驶时最高时速为 160km/h 和 140 km/h。对于此次中铁总局进行改革的主要原因是，铁路企业面临的市场形势颇为严峻，2014 年上半年，全国铁路货物发送量 15.24 亿吨，同比下降 3.6%。20 世纪 70 年代铁路货物周转量份额曾达50%，但 2009 年铁路货运份额已降至 14.17%而公路货运上升至 75.35%，如图2-1所示；2013年已下降至13.93%。以上数据显示，铁路货运占全国货运份额正逐年下降[4]，中铁总公司急需通过改革向市场化转型，携手电子商务企业开通快递班车争夺市场份额。分析国内铁路物流的相关研究，可以把相关文献归类为 3 个方面：铁路物流资源整合的问题、铁路物流中心规划研究和铁路物流企业的转型思考。此外，国内学者结合当前我国各铁路局的发展现状及物流行业的背景，分析了我国各铁路局当前出现的问题，对出现的问题和产生的原因进行分析，并提出了相应的对策研究。于庆新[5]通过运用 SWOT 技术，分析了我国铁路物流企业当前在运输布局和运作水平等方面的劣势；郭国辉[6]等人从铁路物流企业、铁路物流体系、铁路物流人力三个角度提出了我国传统铁路存在运输效率低、内部体质僵化、网点分布不均匀、运输干线分散、专业人才缺乏等亟待解决的问题。常银河[7]认为当前中国铁路物流表现出了现代物流发展的不适应性。通过参考大量现有的文献可以发现，众多学者都认为我国铁路存在物流人才薄弱、综合服务落后、配送成本过高等问题。

2.2 物流服务供应链相关研究

本文研究的是铁路物流企业与第三方物流企业构建供应链系统后对合作产生的收益进行协调的问题，研究内容为物流服务供应链的合作收益分配，研究内容归类为物流服务供应链的范畴。随着市场产业结构的不断调整和社会分工的进一步细化，越来越多的企业开始将非核心的业务进行外包，以提高运作效率降低成本。近年来，供应链发展的新趋势之一是服务供应链[12]。2004 年，Ellrarn[13]刊登的文章意味着服务供应链开始被正式研究，文章强调服务供应链的重要性，并构建了服务供应链的框架模型，并指出服务供应链的含义是在服务领域从最初的供应商到最终的消费者这一过程里出现的信息管理、流程管理、业务管理、服务绩效和资金管理。国内学者田宇[14]在 2003 年首次提出了物流服务供应链（Logistics Supply Chain，LSSC）这一概念，此后许多学者针对物流服务供应链的理论展开了探讨，该领域的研究得到了进展，但是仍然没对相应的理论体系和研究方法进行统一。崔爱平[15]等人对物流服务供应链的定义给出了界定：物流服务供应链是以物流服务企业（物流服务集成商）为核心，将下游市场的物流服务需求为起点，通过对物流、资金流和信息流的控制，整合供应链上所有的资源，将服务能力管理、服务流程管理、服务绩效管理和顾客价值管理集成，创造从物流分包商到物流需求方的物流服务增值的完整功能网链结构模式。崔爱平[15]认为，是产业融合、市场竞争与专业分工导致了现代物流产业中出现了多种物流组织形态。随着物流服务外包整体性和复杂性的提高，这些物流组织以客户的物流需求为起点，经过互为供需关系的服务流程，形成一个完整的物流服务供给过程，这种多级供需关系构成了物流服务供应链（

3 X 铁路局与第三方物流企业物流服务供应链的构建 ......25

3.2 X 铁路局构建物流服务供应链的可行性分析 .......32

3.3 X 铁路局与第三方物流企业物流服务供应链 .......34

4 X 铁路局与第三方物流企业合作利益的分配 ........39

4.2 集中控制模型下的利益分配 ....42

4.3 分散控制下利益分配的批发价格契约模型 .....43

4.4 分散控制下利益分配的收益共享契约模型 .....48

5 供应链契约在合作利益分配中的应用 ....53

5.2 基于契约的供应链利益协调实证分析 ........57

5.3 X 铁路局与第三方物流企业合作利益的分配建议 ....62

5 供应链契约在合作利益分配中的应用

本文第四章分别建立了集中控制、批发价格契约和收益共享契约下供应链收益协调的模型，并通过公式推导得出收益共享契约可以协调 X铁路局与第三方物流公司供应链合作下利益分配的问题，并使供应链系统达到整体最优的运作状态。综合以上分析结果，X 铁路局与第三方物流公司构建的二级物流服务供应链各情形下最优物流服务订购量、X 铁路局收益、第三方物流公司收益、供应链系统整体收益等表达式如表 5-1 所示。本章将在第四章构建的模型基础上，通过给定X铁路局和第三方物流企业相关合作的预测参数数值，进行数值分析，以检验前文所构建的契约模型的科学性和可操作性。本节将根据对 X 铁路局和第三方物流企业 2014 年企业配送运输数据及价格相关数据的统计，再结合《X 铁路局 2014 年度报告》，整理出本章算例分析所需要的相关数据。为了确保数据的有效性及分析的便捷性，将对部分实际数据有所简化。对于部分敏感机密数据，将基于历史实际值和各类统计数据等主要影响因素进行合理估算。

随着我国公路、航空等运输方式的迅速崛起，铁路在运输市场中的地位受到冲击，市场份额呈下降趋势，各铁路局正在积极改革应对来自各方面的挑战，以求在激烈的市场竞争中掌握主动权。本文讨论了我国铁路企业发展的现状，通过对 X 铁路局当前面临的机会、威胁及企业优劣势进行分析，提出X铁路局与第三方物流企业通过合作或重组等不涉及股权的方式构建物流服务供应链（LSSC）。本文综述了供应链利益分配方法的相关研究文献，从企业合作模式、建模所考虑因素、合作利益分配方法三个角度，对供应链成员参与个数、合作博弈模式、市场信息是否对称、市场需求是否已知等等条件进行了总结，得出了供应链利益分配的不同方法，并提出采用契约方式对 X 铁路局与第三方物流企业物流服务供应链的合作利益进行协调。文章分别构建了集中控制模型、批发价格契约模型及收益共享契约模型，得出不同协调方法下的分配结果。若X铁路局与第三方物流企业采用集中控制的决策方法对供应链利益进行协调，可以得到供应链合作下的系统整体最优或是 Pareto最优解，但在实际企业合作活动中，各合作成员的利益分配存在博弈关系，集中控制下的 Pareto最优为企业合作的理想状态，只能作为指导成员合作的参考，不具有实际操作价值。因此，文章随后提出了分散控制下采用批发价格契约和收益共享契约对供应链利益进行分配的建议。分散决策下的契约协调方法较集中控制的决策方法更具有实际操作意义，通过模型及案列分析可以得出，在批发价格契约下，批发价格契约下的供应链总体利润小于集中控制下的供应链整体利润；批发价格契约不能使物流服务供应链达到集中控制下供应链整体最优的运作状态，X 铁路局与第三方物流公司间的利益协调还存在改进的可能。最后，文章在批发价格契约模型的基础上，提出了收益共享契约的利益分配模型，X 铁路局通过设定收益共享参数  可以使得供应链双方成员及系统的期望收益均比未加入收益共享契约前得到改进，在供应链整体利益提高的同时保证了供应链各方互惠双赢的目标，即实现了 Pareto最优。

专业工程硕士论文范文精选篇九

近年来，因特网Intenet、信息技术及电子商务发展，为网络零售这一新行业的诞生提供了条件。一大批网络零售企业也因此发展起来，如淘宝、当当、亚马逊、凡客诚品、亚马逊、苏宁电器、国美电器等等。网络零售企业能够飞速发展主要有两个优势，即商品品种较全、商品价格较低。逐年增多的网民以及网络购物用户和越来越大的网络零售交易额为我国网络零售提供了巨大的发展潜力。据统计，2009年，我国网民和网络购物用户人数分别为4.6亿人和1.4亿人，网络购物用户人数是网民人数的30.44%;　2010年，我国网民和网络购物用户人数分别为5.1亿人和1.7亿人，网络购物用户人数是网民人数的33%，该人数与去年相比增长了　21.43%;　2011年，我国网民和网络购物用户人数分别为5.6亿人和2亿人，网络购物用户人数是网民人数的35.71%，网络购物用户人数同比增长了17.65%;2012年，我国网民和网络购物用户人数分别为6.1亿人和2.5亿人，网络购物用户人数是网民人数的40.98%，网购用户人数同比增长了　25%;　2013年，我国网民和网络购物用户人数分别为6.7亿人和3.1亿人，网络购物用户人数是网民人数的46.27%，网络购物用户人数同比增长了　24%。逐年增多的网民til及网络购物用户和越来越大的网络零售交易额为我国网络零售提供了巨大的发展潜力。网络零售发展迅速。中国电子商务中必对我国网络零售行业进行了多年的调查研究，以下是从他们的研究中提取出来的近几年的数据。2009年，我国整个社会的零售额是125343亿元人民币，其中有2.07%的交易是通过网络渠道来完成的，即网络零售额是2600亿元人民币;2010年，我国整个社会的零售额是154554亿，其中有3.33%是通过网络渠道来完成，即网络零售额是5141亿元人民币，与2009年相比2010年的网络零售额的增幅是97.73%;　2011年，我国整个社会的零售额是181226亿元人民币，其中有4.43%是通过网络渠道来完成的，即网络零售额是8019亿元人民币，与2010年相比2011年的网络零售额的増幅是55.98%;　2012年，我国整个社会的零售额是207167亿元人民币，其中有6.37%的交易是通过网络渠道来完成的，即网络零售额是13205亿元人民币，与2011年相比2012年的网络零售额的增幅是64.67%;2013年，我国整个社会的零售额是234465亿元人民币，其中有8.04%的交易是通过网络渠道来完成的，即网络零售额是18851亿元人民币，与2012年相比2013年网络零售额的增幅是42.76%。网络零售交易额占中国整体零售市场交易额的比例呈现逐年上升的趋势，由此可レッ看出，网络零售对我国人们的生活消费以及经济发展影响将会越来越大。

1.2国内外研究现状综述

网络零售企业要提高客户忠诚度以在竞争市场上取得竞争优势，必须提高物流服务能力为基础。因而如何科学地评估自身物流服务能力，发现自身物流服务能力的不足之处，有针对性的改进物流服务能力的不足么处，成为网络零售企业所面临的重大课题。各个国家的学者己经开始关注送一问题，他们纷纷研究网络零售企业及其在物流服务方面的能力，都取得了一定的成就。Fa以cett给企业物流服务能为的定义是，不仅能使它在市场中保持竞争优势而且可获得较好的绩效的知识、技能和方法，这些主要体现在企业响应顾客巧单、提供服务和完成顾客巧单等企业工作流程中。Thomas，　Foster给它的定义是，企业是否可在给予客户优质服务过程中将物流总成本控制在最低水平P1。Lynch，　Keller和Ozment将它划分为两个部分：处理与提高附加值。同时，将这2个方面的能力分别跟成本、差异化策略组合，然后后分析它们与物流绩效是否相互影响、相互作用以。关于物流绩效与能力、企业战略的关系，已经有学者开展了研究。在参考他们的结论的基础之上，Lyndi构建一个关于H者之间关系的概念模型。他不仅仅构建T此模型，并选取企业做实证分析来验证此模型。他得出来的结论是，为提高企业绩效必须将使物流战略与物流能力匹配起来。Closs和Bo以ersox给出的定义与唐纳德J.鲍尔索克斯的相似，他们都是从成本的角度出发的，即厂商能否在为顾客提供服务的过程中将企业物流总成本控制在最低的水平。与唐纳德J.鲍尔索克斯不同的是，Closs和Bo以ersox又对企业物流能力做了进一步的研究。他们得出的结论是，企业物流能为不是孤立的，它与其他能力是有联系的，特别是企业在生产和营销这两方面的能为以。

第二章物流服务能力相关理论

2.1网络零售相关理论

Harris和Dennis给出了网络零售的概念，即未满足个人或者家庭的需求，利用像互联网这类电子渠道，向他们销售商品或提供服务P8;。我们把网络零售定义为：以互联网(Internet)为渠道的面向终端消费者的电子商务活动。根据交易平台的不同，我们可以把网络零售分为两种模式，即企业对消费者的B2C模式和消费者对消费者的C2C模式。这两类模式最大不同之处是交易平台的不同，前者的交易平台上的卖家是企业，后者的交易平台上的卖家是个人。结合前文网络零售企业的定义，本文对网络零售的定义就是指B2C电子商务企业和C2C电子商务企业。根据B2C电子商务企业的年交易规模的大小，孙瑞者将它们划分成四种：网络购物平台上的卖家、小型B2C电子商务企业、中型B2C和大型电子商务企业B2C电子商务企业P91。其中，网络购物平台上的卖家即大C卖家正在逐渐向小B企业转换升级的企业，如淘宝网、拍拍、易趣等。像绿森、西街网、逛街网、新屯天等，这些年交易额都低于1亿元，即小型B2C电子商务企业;像苏宁易购、国美电器商城、一号店、乐淘等，这些年交易额在1至10亿元之间的企业，即中型B2C电子商务企业;像当当、亚马逊、京东商城等，这些年交易额大于10亿元的企业，即大型的B2C电子商务企业。

2.2物流服务能力相关理论

一般来说，能力是指企业在响应客户需求、为客户提供服务以及完成客户订单的过程中，使企业实现良好的绩效并能够在竞争市场上保持优势的技能、知识、组织方法、本领和品质。关于物流能力的定义，国内外学者的观点不相同。唐纳德J.鲍尔索克斯给它的定义是，厂商能否在为客户提供优质服务的过程中将物流总成本控制在最低的水平胃。Closs和Bo以ersox给出的定义与唐纳德J.鲍尔索克斯的相似，他们都是从成本的角度出发的，即厂商能否在为顾客提供服务的过程中将企业物流总成本控制在最低的水平。与唐纳德J.鲍尔索克斯不同的是，Closs和Bo以ersox又对企业物流能力做了进一步的研究。他们得出的结论是，企业物流能力不是孤立的，它与其他能力是有联系的，特别是企业在生产和营销这两方面的能力以。汪鸣、冯浩对物流能为的定义是，企业实施物流过程、计划或控制物流活动的能力，主要体现在为顾客提供物流服务或本企业开展物流运作的过程中。马±华教授对物流能力的定义是，从响应顾客需求、处理顾客订单、掠选商品、配送商品的整个工作流程中，企业系统在响应性、成本效益、准时性和可靠性这些层面的综合反映。通过借鉴前人研究成果，本文给出了物流服务能力定义，即企业在为顾客提供物流服务或在本企业内开展物流活动的过程中，利用系统内的信息、技术等各种资源来实现运输、仓储、配送、客户响应等物流活动，体现在质量、成本控制、时间管理、信息化、创新、客户服务等方面的综合能力。

第三章大型网络零售企业物流服务能力........14

第四章大型网络零售企业物流服务能力........30

第五章大型网络零售企业物流服务能力评价........37

第五章大型网络零售企业物流服务能力评价实证研究

当前，企业拥有仓库数量为82个，它们的总占地面积超过130万m2;所拥有的配送站数量为1453个，分布在全国460多个城市，可向全国1847个区县提供自营配送服务。除港澳台，全国有2800多个区县，自营祀送范围可覆盖全国65.%%的区域。从对6类一级指标的进一步分析可以看出，该企业在质量方面的能力较强，在控制成本、信息化和创新方面的能力较差。因此，该企业应该在保持质量保证能力的前提下，重点去提高创新、成本控制和信息化送H方面的能力。本研究的最终目的不是得化综合评分，而是通过评价指标体系的实施，找出制约其综合能力的影响因素，指导企业在资源有限的情况下重点改进送些方面，进而提高企业综合能力。

首先，通过分析当前网络零售企业的发展现状以及物流发展现状，指出了该研究的必要性和紧迫性。通过借鉴国内外研究成果，本研究初步构建出一个评价指标体系。该体系的一级和二级指标数量分别是6个和29个。然后，利用SPSS对调查问卷进行信效度检验，删陈了一个二级指标即"可信任感"，利用MCE　(Modem　Comprehensive　Evaluation)软件计算出各级指标的权重。最后得到一套完整的评价指标体系，该体系的一级和二级指标的数量分别是6和28。最后，通过收集企业数据，利用模糊综合评价法对企业物流服务能力做实证分析，验巧该评价指标体系具有可行性，并指出它所具有的指导意义。本文不仅对突破大型网络零售企业发展的物流瓶颈有重要意义，而且可liU真补该细分领域的研究空白。

专业工程硕士论文范文精选篇十

科学技术的发展带来的是软硬件系统中电子元器件的不断增多，功能也日趋复杂。错误在类系统中出现的概率也不断增大，在安全攸关的系统中，即使出现拫小的错误，也会造成巨大的损失。如1994年英特尔最新的Pentium处理器芯片因浮点除法运算单元的微小错误而给公司造成约5亿美元损失;19%年亚利安五号运载火箭因控制火箭飞行的软件出现故障，在发射后37秒坠毁;2011年，温州动车组因甬温线列控中心设备存在设计缺陷而导致列车追尾事故发生，给国家和人民造成了精神上和经济上的巨大创伤。上述三个令人印象深刻的案例说明了保证安全攸关系统的可靠性、消除系统的缺陷是非常重要的。为此，人们引入了形式化方法⑴来应对这一问题。形式化方法是一种有着数学基础的特殊方法，用于对软硬件系统的规格化与验证。形式化方法釆用严格的数学语言对系统进行描述和转换，检验其形式化模型的性质，查找出系统中可能存在的二义性、不一致性以及不完备性，从而对系统的正确性进行有效的补充。形式化方法包括了定理机器证明和模型检验两种。定理机器证明是一项可有效应用于数学抽象领域的方法，该方法采用适当的逻辑使系统的规范化和实现都以公式表达，通过数学推理的方法来证明相关公式是否正确。使用定理机器证明方法需要在人的辅助下完成，因此要求使用者具备很强的数学背景知识。当前常被使用的定理证明工具有PVS[6]，183&6116[7和Coq[8]等。

用形式化方法对TTCAN协议及基于AUTOSAR的TTCAN协议进行研究，以　TimedCSP　(Timed　Communication　Sequential　Processes)　[42]语言对协议模型进行描述。Timed　CSP语言建立在08[43]语言基础之上，增加了时间的操作符，可用于建立离散时间的模型。其具有的时间特性是指当某一进程操作完成之后，可以等待一定时间后执行下一进程。而TTCAN协议是一种实时的网络通信协议，消息的传输有时间触发和事件触发两种方式，主要的方式是通过时间触发来完成，消息的传输从开始到结束在一个固定的时间段内完成。因此，前述Timed　CSP-的特性满足建立TTCAN协议模型的需求，能够保证建立模型的准确性和可靠性。-在模型性质描述方面，釆用LTL及断言(Assertion)　来进行描述。LTL与传统的逻辑不同，在传统的逻辑中，一个命题公式描述的是特定状态下的性质，而LTL描述的是无限序列的线性时间性质，序列中的每一个元素对应着模型系?统的一个状态。LTL逻辑对模型整个状态空间进行搜索，以验证其性质是否满足。断言则指的是用于描述性质的语句在模型中其逻辑值应该总是正确的。在模型的实现及性质的验证方面，采用了新加坡国立大学开发的PAT工具。该工具支持Timed　CSP语言描述模型，支持LTL公式及断言描述性质。

TTCAN协议于1999年被引入，是一种同时允许事件触发和时间触发的混合TDMA　(Time　Division　Multiple　Address)协议[45]，是对事件触发的　CAN协议的扩展，并且继承了　CAN协议所有的基本特征。在此集中式的协议中，一个节点作为时间主节点负责系统的调度和时钟同步。TTCAN协议主要用于线控技术系统中[⑷。TTCAN协议釆用系统矩阵(System　matrix)来组织时间窗口，系统矩阵可以由若千个基本周期(Basic　cycle)组成，基本周期的个数必须为2的幕或最小值1。每个基本周期始于一个特殊的时间窗口：参考消息(Reference　message)时间窗口。在基本周期中，一个消息可以被分配到不止一个时间窗口中，如图2.1中的消息A。一个基本周期可分为多个时间窗口，并且各个时间窗口宽度可以不同。但在整个系统矩阵中，处于同一列的时间窗口宽度是相等的。非周期性消息因其实时性要求不高，可以通过参与总线竞争，仲裁(Arbitration)成功后再传输。除了每个基本周期起始时用于传输参考消息的时间窗口外，还有三种不同类型的时间窗口，分别是独占时间窗口(exclusive　time　window)>空闲时间窗口(free　timewindow)和仲裁时间窗口(arbitrating　time　window)o其中，在传输参考消息的时间窗口，时间主节点发送带全局时间的参考消息来对系统中所有节点进行同步;周期性消息在其指定的独占时间窗口传输而不用参与总线竞争;空闲时间窗口保留以供将来网络功能扩展时使用;非周期性消息在仲裁时间窗口通过总线竞争获得总线控制权后再进行传输。

AUTOSAR的主要目标是为汽车电子创建一个开放的、标准化的软件架构，这个架构有利于车辆电子系统软件的交换与更新，并为高效管理愈来愈复杂的车辆电子、软件系统提供了一个基础。此外，AUTOSAR在确保产品及服务质量的同时，提高了成本效率。AUTOSAR定义了设计汽车系统的方法和描述它们的软件的架构方式。图2.2展示了　AUTOSAR软件分层体系架构[49]。运行时环境层RTE　(RunTime　Environment)为应用软件提供了通信服务，它使AUTOSAR的软件组件独立于特定的ECU。RTE是抽象通信环境VFB　(VirtualFunction　Bus)的一个实现，不指定用来交换数据的通信技术。因此，AUTOSAR可用于UN、CAN、TTCAN或者FlexRay等多种通信平台。用VFB定义软件组件的数据交换可使它们独立于底层的硬件平台，此外，可以使注意力集中到软件组件之间的通信而不用关心数据是否在ECU内部或ECU之间传输。基础软件BSW　(BasicSoftware)层由服务层、ECU抽象层、复杂驱动层和MCU(　Micro　Controller　Unit)抽象层等子层组成。服务层处于基础软件层的顶层’包含了操作系统、汽车网络通信、管理服务、内存服务和诊断服务。ECU抽象层包含了输入输出(1\0)和通信硬件抽象，它使更高的软件层独立于ECU硬件布局。复杂驱动层是硬件和RTE之间的桥梁，它提供与AUTOSAR无关的\专用的功能，如设备驱动等。MCU抽象层处于基础软件层的最底层，它包含了直接访问的微控制器内部设备的驱动和内存映射的微控制器外部设备的驱动。

第七章模型实现与性质验证

前几章对TTCAN协议模型及基于AUTOSAR规范的TTCAN协议模型进行了介绍，并用LTL公式及断言描述了相关性质。本章将从模型实现、性质验证和结果分析三个方面来介绍怎样在PAT工具中实现形式化模型和描述形式化性质，从而检验建立的模型是否满足待验证的性质。

模型实现利用了新加坡国立大学开发的工具PAT。该工具包含有编辑器、解析器、模拟器和验证器四个部分[51]。形式化模型的实现及待验证的性质可在编辑器的可视化交互界面中编辑完成。系统模型旳建模语言基于CSP语言，也包括了　Timed　CSP、Probabilistic　CSP[52]等多种建模语言在内。在PAT中，可采用LTL公式及断言来描述系统性质。已建立好的模型和其相关的断言在解析器中解析，并在PAT内部形成进程和断言的集合，然后根据用户模拟的需求及验证的需求，给出相应的模拟或验证结果。同时，PAT提供了一种机制，若验证结果不符合断言性质，则会给出一个反例，方便对模型进行检查与修改，并且可以对该性质进行更深入的了解。TTCAN协议和基于AUTOSAR的TTCAN协议分别被建模成PAT中的两个独立RTS　(Real　Time　System)系统。图7.2是基于AUTOSAR的TTCAN协议模型在PAT中的实现，二者的模型与前述建模部分描述一致，对于这两个模型在PAT中的实现这里不再赘述。

本文从汽车电子发展的现状引出要研究的内容，即TTCAN协议和基于AUTOSAR的TTCAN协议的建模与验证。首先对TTCAN协议及AUTOSAR的体系结构进行了简要的介绍，然后对这两个方面分别进行详细阐述。对于TTCAN协议的建楱方面，着重阐述了系统矩阵、节点消息传输、总线仲裁及错误处理的建模过程;对基于AUTOSAR的TTCAN协议建模方面，-主要针对软件组件、运行时环境及基础软件三个层次进行，说明了　TTCAN协议模型如何转换成基于AUTOSAR的TTCAN协议三层模型。其中，软件组件实现TTCAN协议模型系统矩阵的功能，为系统提供消息传输请求的列表;运行时环境为上下层之间的通信提供了虚拟总线的功能，包含了多种接口以供上层模块调用底层通信服务，是对TTCAN协议模型通信通道的抽象;基础软件包含TTCAN协议模型中的节点消息传输、总线仲裁和错误处理模块。接着根据TTCAN协议及AUTOSAR的规范需求，分析并提取两个模型中性质，这些性质包括了无死锁性、安全性、不变性及公平性四个大类，并用LTL公式及断言对这些性质进行了描述。最后，在工具PAT中对模型进行了实现，并验证了提取的性质，根据验证结果及分析可知，TTCAN协议模型及基于AUTOSAR的TTCAN协议模型满足相应的性质。

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