Refinement and variability techniques in model transformation of software requirements

Tese de Doutoramento em Tecnologias e Sistemas de InformaçãoThis thesis begins with analyzing user functional requirements (as use cases) from the perspective of detail. In that sense, it investigates the applicability of the UML (Unified Modeling Language) «include» relationship to the representation of use case refinement and proposes another relationship for that purpose. It also clarifies the process of modeling use cases with UML when refinement is involved and provides for some guidelines in order to conduct that process. Afterwards, the work of this thesis on use case modeling is expanded to the field of SPLs (Software Product Lines) by means of exploring the UML «extend» relationship. It talks about alternative, specialization and option use cases as the representation of the three variability types this thesis proposes to be translated into stereotypes to mark use cases. Then, this thesis incorporates the refinement of logical architectures with variability support from use cases also with variability support in the 4SRS (Four Step Rule Set) transition method for model transformation of analysis artifacts (use cases) into design artifacts (logical architectures represented as UML component diagrams). The model transformation the 4SRS guides in a stepwise way, from use cases into logical architectures, is based on a software development pattern that addresses architecture. This thesis yields a multilevel and multistage pattern classification that grounds the use of that pattern to generate system functional requirements (as logical architectures). Lastly, the 4SRS transition method is modeled with the SPEM (Software & Systems Process Engineering Metamodel) and formalized as a small software development process dedicated at transitioning from the analysis to the design of software. After that, this thesis presents a case study on the automation of the 4SRS and thoroughly elaborates on the transformation rules that support the model transformations of the 4SRS.Esta tese começa por analisar requisitos funcionais de utilizador (enquanto casos de utilização) sob a perspectiva do detalhe. Nesse sentido, esta tese investiga a aplicabilidade da relação UML (Unified Modeling Language) «include» para a representação do refinamento de casos de utilização e propõe outra relação para esse fim. Esta tese também clarifica o processo de modelação de casos de utilização com a UML quando esse processo envolve refinamento e fornece algumas diretrizes para a condução desse processo. De seguida, o trabalho desta tese em modelação de casos de utilização é expandido para o campo das linhas de produtos de software através da exploração da relação UML «extend». Esse trabalho fala de casos de utilização alternativos, de especialização e opcionais como a representação dos três tipos de variabilidade que esta tese propõe que sejam traduzidos em estereótipos para a marcação de casos de utilização. Depois, esta tese incorpora o refinamento de arquitecturas lógicas com suporte à variabilidade a partir de casos de utilização também com suporte à variabilidade no método de transição 4SRS (Four Step Rule Set) para a tranformação de modelos de artefatos de análise (casos de utilização) em modelos de artefatos de design (arquitecturas lógicas representadas como diagramas de components UML). A transformação de modelos que o 4SRS guia por passos, de casos de utilização em arquitecturas lógicas, baseia-se num padrão de desenvolvimento de software que visa arquitetura. Esta tese produz uma classificação multinível e multietapa de padrões, que sustenta a utilização desse padrão na geração de requisitos funcionais de sistema (enquanto arquitecturas lógicas). Por fim, o método de transição 4SRS é modelado com o SPEM (Software & Systems Process Engineering Metamodel) e formalizado como um pequeno processo de desenvolvimento de software dedicado a transitar da análise para o design the software. Depois disso, esta tese apresenta um estudo de caso sobre a automatização do 4SRS e elabora minuciosamente acerca das regras de transformação que apoiam as transformações de modelos do 4SRS