面向对象技术的发展,出现了众多的面向对象的建模语言,其中统一建模语言UML作为一种定义良好、功能强大的图形化建模语言得到广泛的运用。UML溶入了软件工程领域的新思想和新技术,支持从软件需求分析到软件交付使用的软件开发全过程,已经成为实际上的工业标准。然而,随着软件规模和复杂程度的不断提高,系统建模的要求也不断提高。复杂系统建模需要严格的形式化分析和验证才能保证系统的正确性,而UML的语法采用了形式化的规约,但是语义部分使用自然语言描述的,缺乏准确性,难以对建立的模型进行动态的分析和验证。随着对软件质量要求的提高,UML形式化研究越来越受到重视。本文针对UML是图形化描述的特点,选择Petri网系统作为形式化规范,避免了直接使用形式化规范的方法用于建模比较困难的局限性。Petri网和UML一样也是图形化的建模工具,因此能够更加容易地结合两者的优点。与UML相比作为一种系统模型的Petri网,它既可以展示系统的结构,又可以描述系统的动态行为。Petri网图形表示很直观,具有坚实、严格的数学基础,拥有许多成熟的分析方法可以直接用于分析模型的性能。本文改进了UML状态图和UML顺序图转换为Petri网的方法,对于UML顺序图,扩展了其表述能力,引入并发、同步、选择三种特殊的消息传递机制,更好地描述了系统的运行。本文对于建立的形式化Petri网模型使用构造可达树算法,分析Petri网模型的可达性、安全性、活性等多种动态特征,来改善UML模型,提高软件的质量。改进了构造可达树算法,定义了数据结构,减少了存储空间和计算复杂度,提高了分析Petri网模型的效率。本文详细描述了安徽省政策性农业保险气象服务业务系统的UML形式化建模和分析过程,得到了保险气象评价系统的形式化Petri模型,并加以分析验证。开发了使用可达树算法的Petri网特性的自动化分析工具。