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过程建模是指通过过程设计和过程定义来建立过程模型的活动。它是软件过程工程中最主要的活动之一，所有其他的活动都是基于过程建模的结果来进行的。
过程建模的结果是获得一个反映软件过程的一定高度或深度抽象的过程模型，同时它也表达了看待软件过程的一种特定观点。过程模型既可以用很详细的形式表达，也可以用很简单的形式粗略的描述。
一个过程模型的要素一般包括子过程、活动、角色、约束、资源和可交付文档等。这些要素描述了过程的类型、结构和属性。
对于软件过程建模方法，根据不同的属性或方面具有不同的划分方式：
(1)按过程所涉及的实体类型划分，可分为以活动为中心的建模方法和以角色为中心的建模方法。
以活动为中心的建模方法是指以软件过程中的过程活动为中心来构造过程模型。在此方法中需要确定过程所涉及的活动以及它们之间的顺序关系，并收集与各个活动相关的有关数据来进行建模。因此，此方法可以直观地反映软件过程的实际工作流程，易于进行理解和分析。
以角色为中心的建模方法是指以软件过程中的角色实体为中心来构造过程模型。此方法需要确定过程中的各个角色、角色的任务以及角色之间的关系，并以角色为中心收集过程的相关活动、资源、约束等信息。这种方法易于使参与者明确自己的任务，便于过程管理者实例化过程模型。
(2)按过程建模所采用的形式化方法划分，可分为形式化、半形式化和非形式化建模方法。
Osterweil提出“软件过程也是软件”，认为可以使用形式化的数学描述方法对软件开发过程进行说明，并编写程序来描述这个过程，然后对其进行演示，以去除其中的不确定性。对于形式化建模方法需要有相应的形式化方法进行支持，不同的形式化方法在过程建模活动中具有不同的特点。
(3)按支持过程改进的方式划分，可分为描述型的建模方法和定义型的建模方法。
描述型的建模方法是指采用适当的形式化方法，对实际已使用的软件过程进行抽象描述，使已有的软件过程抽象成过程模型。定义型的建模方法是指采用定义软件开发所期望方式，来着手对软件过程进行改进。这种方法定义的过程模型也称为指令型软件过程。