The value of decision models as an integrated component of information systems is well recognized in the field of Decision Support Systems (DSSs). In most of the current information systems employed by organizations, however, decision models are still treated as black-boxes isolated from information systems. To incorporate decision models in information systems as a whole, it is necessary to have a modeling framework which views both the decision models and information systems in a unified way.
In this dissertation, Integrated Modeling Framework (IMF) is proposed as a conceptual framework for integrated modeling of decision models and information systems. The framework is based on an object-oriented approach, utilizing the concepts from model management and information systems such as: multi-facet concepts, dependency graphs, event-driven modeling, and top-down approach.
IMF consists of three sub models, object model, facet model, and event/process model, which provides a scheme for problem-centric and declarative representation of a system. Object model captures structural aspects of a system using object relationship diagram and object schema. Object model has a role of conceptual blackboard which is used for model integration, reuse, and sharing. Mathematical models are specified in facet model. Facet concept connects decision models with object model. Facet concept also provides flexibility for incorporating the different perspectives of users and models. Facet graphs are dependency graphs which provide abstract views of decision models. Mathematical expressions in decision models are specified declarative and index-free style. Event/process model specifies dynamics and procedural aspects of a system, which is based on event-driven and top-down approach. Event/process net, process schema and event schema are basic constructs of event/process model. Since IMF provides formal and executable specifications of a system, it is possible to carry out rigorous executions and simulations of the described system.
An IMF formalism is developed based on set theory. Basic elements and relationships among those are formally defined as sets, relations, and functions. The formalism will be a basis of formal theories related with IMF and will be used as formal foundation to develop the computerized modeling environments. A mathematical knowledge validation method is introduced based on the formalism.
Based on IMF, a prototype modeling environment called IME (Integrated Modeling Environment) has been implemented using a hypertext authoring tool. IME provides modeling support facilities such as (1) tightly integrated support of modeling works, (2) automated creation and deletion of links among related concepts, (3) navigation through related concepts, (4) graphical model manipulation, (5) model checking for error resistance and consistency, and (6) integrated evaluation of decision models and information flow models.
조직내 정보 자원의 일부로서 의사결정 모형의 중요성은 의사결정 지원 시스템 영역에서 강조되고 있다. 하지만 실제 정보 시스템에서는 의사결정 모형이 정보시스템과는 별도의 Black box 형태로 다루어지고 있다. 정보시스템이 의사결정 중심의 시스템으로 변화하고 있으며, 분석적, 수리적 모형과 정보시스템과의 협동적인 문제 해결이 요구되는 응용 영역이 증가하고 있다. 이러한 상황을 효과적으로 지원하기 위한 연구 중의 하나는 정보시스템과 의사결정모형을 단일한 체계로 표현하고 다룰 수 있는 모형화 틀에 관한 것이다.
본 논문에서는 IMF (Integrated Modeling Framework, 통합 모형화 틀)라는 개념적 틀을 제시하고 있다. IMF는 이산 수학에 바탕을 둔 정보시스템과 의사결정 모형을 통합적으로 표현하기 위한 틀이다. IMF는 수리적 모형화와 관련해서 연구된 유용한 개념들인 다면적 개념 (multi-facetted concept), 의존도 그래프 (dependency graph), 모형과 자료의 독립성, 모형 스키마와 모형 인스턴스의 독립성, 모형 표현과 해법의 독립성 등을 수용하고 있다. IMF는 또한 정보시스템 모형화를 위한 원칙들로, 객체 중심 모형화, 하향식 접근법 (top-down approach), 형식적이고 수행가능한 명세 (formal and executable specification), 사건 동기 (event-driven) 표현 등을 채택하고 있다.
IMF는 크게 3개의 하위 모형, 객체 모형 (object model), 측면 모형 (facet model), 사건/처리과정 모형 (event/process model)으로 이루어진다. 객체 모형은 시스템의 정적, 구조적 측면을 기술하기 위한 것으로, 객체-관계 다이어그램 (Object-Relationship diagram), 객체 스키마 (object schema)를 사용한다. 객체 모형은 개념적 칠판 (conceptual blackboard)의 역할로서, 사용자간의 개념 공유, 모형 통합을 위한 기본적인 구조이다. 측면 모형은 수리적 가정, 수리적 모형을 표현하기 위한 틀이다. 측면 개념 (facet concept)은 수리적 모형화 지식들을 객체 모형의 요소들과 연관지어주는 역할을 한다. 측면 개념은 사용자간, 모형간의 다른 관점들을 수용할 수 있는 유연성을 제공한다. 측면 그래프 (facet graph)는 수리적 모형을 표현하고, 모형의 추상화된 관점을 제공한다. 수리적 모형 내의 수식들은 인위적 인덱스 집합을 사용하지 않고 선언적으로 기술하도록 하였다. 사건/처리과정 모형은 시스템의 시간 의존적인, 동적인 지식을 표현하기 위한 틀이다. 사건 동기 (event-driven), 하향식 (top-down) 모형화에 기반한 사건/처리과정 망 (event/process net)을 중심으로 시스템의 동적인 측면을 기술한다. 형식화된 수행가능한 기술을 통해서, 시스템의 주요 행위들을 분석단계에서 모의실험하는 것이 가능하다.
모형화 틀의 형식화 (formalism)는 모형화 틀의 완결성, 명확한 의사소통, 이론적 정리 (theory) 개발, 개념의 확장 및 보완을 위해서 필요하다. 본 논문에서는 집합론에 근거한 IMF 형식화가 제시되었다. 집합, 관계, 함수에 기초로 하여 IMF의 기본 개념들와 관련성을 수리적으로 정의하였다. 이 형식화는 구조적 모형화 (structured modeling), DEVS (Discrete Event System Specification), 프레임 (frame), 형식화된 자료 모형 (formal data model)과 연관을 갖는다. 개발된 형식화에 기반하여, 수리적 지식을 모형화 단계에서 검증할 수 있는 방안이 고안되었다.
모형화 틀의 특성들을 확인하고, 실제적 문제에 적용해보기 위해서, 하이퍼텍스트에 기반한 프로토타이핑 모형화 환경, IME (Integrated Modeling Environment, 통합 모형화 환경)를 개발하였다. IME는 통합적 모형화 작업의 지원, 관련 개념들간의 동적의 연결의 제공, 모형 평가, GUI (Graphic User Interface)에 기반한 사용자 인터페이스 등의 모형 표현 및 평가를 위한 기능들을 제공한다.
