1,838 research outputs found

    Model-driven performance evaluation for service engineering

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    Service engineering and service-oriented architecture as an integration and platform technology is a recent approach to software systems integration. Software quality aspects such as performance are of central importance for the integration of heterogeneous, distributed service-based systems. Empirical performance evaluation is a process of measuring and calculating performance metrics of the implemented software. We present an approach for the empirical, model-based performance evaluation of services and service compositions in the context of model-driven service engineering. Temporal databases theory is utilised for the empirical performance evaluation of model-driven developed service systems

    Fachlich erweiterbare 3D-Stadtmodelle – Management, Visualisierung und Interaktion

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    Domain-extendable semantic 3D city models are complex mappings and inventories of the urban environment which can be utilized as an integrative information backbone to facilitate a range of application fields like urban planning, environmental simulations, disaster management, and energy assessment. Today, more and more countries and cities worldwide are creating their own 3D city models based on the CityGML specification which is an international standard issued by the Open Geospatial Consortium (OGC) to provide an open data model and XML-based format for describing the relevant urban objects with regards to their 3D geometry, topology, semantics, and appearance. It especially provides a flexible and systematic extension mechanism called “Application Domain Extension (ADE)” which allows third parties to dynamically extend the existing CityGML definitions with additional information models from different application domains for representing the extended or newly introduced geographic object types within a common framework. However, due to the consequent large size and high model complexity, the practical utilization of country-wide CityGML datasets has posed a tremendous challenge regarding the setup of an extensive application system to support the efficient data storage, analysis, management, interaction, and visualization. These requirements have been partly solved by the existing free 3D geo-database solution called ‘3D City Database (3DCityDB)’ which offers a rich set of functionalities for dealing with standard CityGML data models, but lacked the support for CityGML ADEs. The key motivation of this thesis is to develop a reliable approach for extending the existing database solution to support the efficient management, visualization, and interaction of large geospatial data elements of arbitrary CityGML ADEs. Emphasis is first placed on answering the question of how to dynamically extend the relational database schema by parsing and interpreting the XML schema files of the ADE and dynamically create new database tables accordingly. Based on a comprehensive survey of the related work, a new graph-based framework has been proposed which uses typed and attributed graphs for semantically representing the object-oriented data models of CityGML ADEs and utilizes graph transformation systems to automatically generate compact table structures extending the 3DCityDB. The transformation process is performed by applying a series of fine-grained graph transformation rules which allow users to declaratively describe the complex mapping rules including the optimization concepts that are employed in the development of the 3DCityDB database schema. The second major contribution of this thesis is the development of a new multi-level system which can serve as a complete and integrative platform for facilitating the various analysis, simulation, and modification operations on the complex-structured 3D city models based on CityGML and 3DCityDB. It introduces an additional application level based on a so-called ‘app-concept’ that allows for constructing a light-weight web application to reach a good balance between the high data model complexity and the specific application requirements of the end users. Each application can be easily built on top of a developed 3D web client whose functionalities go beyond the efficient 3D geo-visualization and interactive exploration, and also allows for performing collaborative modifications and analysis of 3D city models by taking advantage of the Cloud Computing technology. This multi-level system along with the extended 3DCityDB have been successfully utilized and evaluated by many practical projects.Fachlich erweiterbare semantische 3D-Stadtmodelle sind komplexe Abbildungen und DatenbestĂ€nde der stĂ€dtischen Umgebung, die als ein integratives InformationsrĂŒckgrat genutzt werden können, um eine Reihe von Anwendungsfeldern wie z. B. Stadtplanung, Umweltsimulationen, Katastrophenmanagement und Energiebewertung zu ermöglichen. Heute schaffen immer mehr LĂ€nder und StĂ€dte weltweit ihre eigenen 3D-Stadtmodelle auf Basis des internationalen Standards CityGML des Open Geospatial Consortium (OGC), um ein offenes Datenmodell und ein XML-basiertes Format zur Beschreibung der relevanten Stadtobjekte in Bezug auf ihre 3D-Geometrien, Topologien, Semantik und Erscheinungen zur VerfĂŒgung zu stellen. Es bietet insbesondere einen flexiblen und systematischen Erweiterungsmechanismus namens „Application Domain Extension“ (ADE), der es Dritten ermöglicht, die bestehenden CityGML-Definitionen mit zusĂ€tzlichen Informationsmodellen aus verschiedenen AnwendungsdomĂ€nen dynamisch zu erweitern, um die erweiterten oder neu eingefĂŒhrten Stadtobjekt-Typen innerhalb eines gemeinsamen Framework zu reprĂ€sentieren. Aufgrund der konsequent großen Datenmenge und hohen ModellkomplexitĂ€t bei der praktischen Nutzung der landesweiten CityGML-DatensĂ€tze wurden jedoch enorme Anforderungen an den Aufbau eines umfangreichen Anwendungssystems zur UnterstĂŒtzung der effizienten Speicherung, Analyse, Verwaltung, Interaktion und Visualisierung der Daten gestellt. Die bestehende kostenlose 3D-Geodatenbank-Lösung „3D City Database“ (3DCityDB) entsprach bereits teilweise diesen Anforderungen, indem sie zwar eine umfangreiche FunktionalitĂ€t fĂŒr den Umgang mit den Standard-CityGML-Datenmodellen, jedoch keine UnterstĂŒtzung fĂŒr CityGML-ADEs bietet. Die SchlĂŒsselmotivation fĂŒr diese Arbeit ist es, einen zuverlĂ€ssigen Ansatz zur Erweiterung der bestehenden Datenbanklösung zu entwickeln, um das effiziente Management, die Visualisierung und Interaktion großer DatensĂ€tze beliebiger CityGML-ADEs zu unterstĂŒtzen. Der Schwerpunkt liegt zunĂ€chst auf der Beantwortung der SchlĂŒsselfrage, wie man das relationale Datenbankschema dynamisch erweitern kann, indem die XML-Schemadateien der ADE analysiert und interpretiert und anschließend dem entsprechende neue Datenbanktabellen erzeugt werden. Auf Grundlage einer umfassenden Studie verwandter Arbeiten wurde ein neues graphbasiertes Framework entwickelt, das die typisierten und attributierten Graphen zur semantischen Darstellung der objektorientierten Datenmodelle von CityGML-ADEs verwendet und anschließend Graphersetzungssysteme nutzt, um eine kompakte Tabellenstruktur zur Erweiterung der 3DCityDB zu generieren. Der Transformationsprozess wird durch die Anwendung einer Reihe feingranularer Graphersetzungsregeln durchgefĂŒhrt, die es Benutzern ermöglicht, die komplexen Mapping-Regeln einschließlich der Optimierungskonzepte aus der Entwicklung des 3DCityDB-Datenbankschemas deklarativ zu formalisieren. Der zweite wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen mehrstufigen Systemkonzepts, das auf CityGML und 3DCityDB basiert und gleichzeitig als eine komplette und integrative Plattform zur Erleichterung der Analyse, Simulationen und Modifikationen der komplex strukturierten 3D-Stadtmodelle dienen kann. Das Systemkonzept enthĂ€lt eine zusĂ€tzliche Anwendungsebene, die auf einem sogenannten „App-Konzept“ basiert, das es ermöglicht, eine leichtgewichtige Applikation bereitzustellen, die eine gute Balance zwischen der hohen ModellkomplexitĂ€t und den spezifischen Anwendungsanforderungen der Endbenutzer erreicht. Jede Applikation lĂ€sst sich ganz einfach mittels eines bereits entwickelten 3D-Webclients aufbauen, dessen FunktionalitĂ€ten ĂŒber die effiziente 3D-Geo-Visualisierung und interaktive Exploration hinausgehen und auch die DurchfĂŒhrung kollaborativer Modifikationen und Analysen von 3D-Stadtmodellen mit Hilfe von der Cloud-Computing-Technologie ermöglichen. Dieses mehrstufige System zusammen mit dem erweiterten 3DCityDB wurde erfolgreich in vielen praktischen Projekten genutzt und bewertet

    Fachlich erweiterbare 3D-Stadtmodelle – Management, Visualisierung und Interaktion

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    Domain-extendable semantic 3D city models are complex mappings and inventories of the urban environment which can be utilized as an integrative information backbone to facilitate a range of application fields like urban planning, environmental simulations, disaster management, and energy assessment. Today, more and more countries and cities worldwide are creating their own 3D city models based on the CityGML specification which is an international standard issued by the Open Geospatial Consortium (OGC) to provide an open data model and XML-based format for describing the relevant urban objects with regards to their 3D geometry, topology, semantics, and appearance. It especially provides a flexible and systematic extension mechanism called “Application Domain Extension (ADE)” which allows third parties to dynamically extend the existing CityGML definitions with additional information models from different application domains for representing the extended or newly introduced geographic object types within a common framework. However, due to the consequent large size and high model complexity, the practical utilization of country-wide CityGML datasets has posed a tremendous challenge regarding the setup of an extensive application system to support the efficient data storage, analysis, management, interaction, and visualization. These requirements have been partly solved by the existing free 3D geo-database solution called ‘3D City Database (3DCityDB)’ which offers a rich set of functionalities for dealing with standard CityGML data models, but lacked the support for CityGML ADEs. The key motivation of this thesis is to develop a reliable approach for extending the existing database solution to support the efficient management, visualization, and interaction of large geospatial data elements of arbitrary CityGML ADEs. Emphasis is first placed on answering the question of how to dynamically extend the relational database schema by parsing and interpreting the XML schema files of the ADE and dynamically create new database tables accordingly. Based on a comprehensive survey of the related work, a new graph-based framework has been proposed which uses typed and attributed graphs for semantically representing the object-oriented data models of CityGML ADEs and utilizes graph transformation systems to automatically generate compact table structures extending the 3DCityDB. The transformation process is performed by applying a series of fine-grained graph transformation rules which allow users to declaratively describe the complex mapping rules including the optimization concepts that are employed in the development of the 3DCityDB database schema. The second major contribution of this thesis is the development of a new multi-level system which can serve as a complete and integrative platform for facilitating the various analysis, simulation, and modification operations on the complex-structured 3D city models based on CityGML and 3DCityDB. It introduces an additional application level based on a so-called ‘app-concept’ that allows for constructing a light-weight web application to reach a good balance between the high data model complexity and the specific application requirements of the end users. Each application can be easily built on top of a developed 3D web client whose functionalities go beyond the efficient 3D geo-visualization and interactive exploration, and also allows for performing collaborative modifications and analysis of 3D city models by taking advantage of the Cloud Computing technology. This multi-level system along with the extended 3DCityDB have been successfully utilized and evaluated by many practical projects.Fachlich erweiterbare semantische 3D-Stadtmodelle sind komplexe Abbildungen und DatenbestĂ€nde der stĂ€dtischen Umgebung, die als ein integratives InformationsrĂŒckgrat genutzt werden können, um eine Reihe von Anwendungsfeldern wie z. B. Stadtplanung, Umweltsimulationen, Katastrophenmanagement und Energiebewertung zu ermöglichen. Heute schaffen immer mehr LĂ€nder und StĂ€dte weltweit ihre eigenen 3D-Stadtmodelle auf Basis des internationalen Standards CityGML des Open Geospatial Consortium (OGC), um ein offenes Datenmodell und ein XML-basiertes Format zur Beschreibung der relevanten Stadtobjekte in Bezug auf ihre 3D-Geometrien, Topologien, Semantik und Erscheinungen zur VerfĂŒgung zu stellen. Es bietet insbesondere einen flexiblen und systematischen Erweiterungsmechanismus namens „Application Domain Extension“ (ADE), der es Dritten ermöglicht, die bestehenden CityGML-Definitionen mit zusĂ€tzlichen Informationsmodellen aus verschiedenen AnwendungsdomĂ€nen dynamisch zu erweitern, um die erweiterten oder neu eingefĂŒhrten Stadtobjekt-Typen innerhalb eines gemeinsamen Framework zu reprĂ€sentieren. Aufgrund der konsequent großen Datenmenge und hohen ModellkomplexitĂ€t bei der praktischen Nutzung der landesweiten CityGML-DatensĂ€tze wurden jedoch enorme Anforderungen an den Aufbau eines umfangreichen Anwendungssystems zur UnterstĂŒtzung der effizienten Speicherung, Analyse, Verwaltung, Interaktion und Visualisierung der Daten gestellt. Die bestehende kostenlose 3D-Geodatenbank-Lösung „3D City Database“ (3DCityDB) entsprach bereits teilweise diesen Anforderungen, indem sie zwar eine umfangreiche FunktionalitĂ€t fĂŒr den Umgang mit den Standard-CityGML-Datenmodellen, jedoch keine UnterstĂŒtzung fĂŒr CityGML-ADEs bietet. Die SchlĂŒsselmotivation fĂŒr diese Arbeit ist es, einen zuverlĂ€ssigen Ansatz zur Erweiterung der bestehenden Datenbanklösung zu entwickeln, um das effiziente Management, die Visualisierung und Interaktion großer DatensĂ€tze beliebiger CityGML-ADEs zu unterstĂŒtzen. Der Schwerpunkt liegt zunĂ€chst auf der Beantwortung der SchlĂŒsselfrage, wie man das relationale Datenbankschema dynamisch erweitern kann, indem die XML-Schemadateien der ADE analysiert und interpretiert und anschließend dem entsprechende neue Datenbanktabellen erzeugt werden. Auf Grundlage einer umfassenden Studie verwandter Arbeiten wurde ein neues graphbasiertes Framework entwickelt, das die typisierten und attributierten Graphen zur semantischen Darstellung der objektorientierten Datenmodelle von CityGML-ADEs verwendet und anschließend Graphersetzungssysteme nutzt, um eine kompakte Tabellenstruktur zur Erweiterung der 3DCityDB zu generieren. Der Transformationsprozess wird durch die Anwendung einer Reihe feingranularer Graphersetzungsregeln durchgefĂŒhrt, die es Benutzern ermöglicht, die komplexen Mapping-Regeln einschließlich der Optimierungskonzepte aus der Entwicklung des 3DCityDB-Datenbankschemas deklarativ zu formalisieren. Der zweite wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen mehrstufigen Systemkonzepts, das auf CityGML und 3DCityDB basiert und gleichzeitig als eine komplette und integrative Plattform zur Erleichterung der Analyse, Simulationen und Modifikationen der komplex strukturierten 3D-Stadtmodelle dienen kann. Das Systemkonzept enthĂ€lt eine zusĂ€tzliche Anwendungsebene, die auf einem sogenannten „App-Konzept“ basiert, das es ermöglicht, eine leichtgewichtige Applikation bereitzustellen, die eine gute Balance zwischen der hohen ModellkomplexitĂ€t und den spezifischen Anwendungsanforderungen der Endbenutzer erreicht. Jede Applikation lĂ€sst sich ganz einfach mittels eines bereits entwickelten 3D-Webclients aufbauen, dessen FunktionalitĂ€ten ĂŒber die effiziente 3D-Geo-Visualisierung und interaktive Exploration hinausgehen und auch die DurchfĂŒhrung kollaborativer Modifikationen und Analysen von 3D-Stadtmodellen mit Hilfe von der Cloud-Computing-Technologie ermöglichen. Dieses mehrstufige System zusammen mit dem erweiterten 3DCityDB wurde erfolgreich in vielen praktischen Projekten genutzt und bewertet

    MATrA: meta-modelling approach to traceability for avionics

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    PhD ThesisTraceability is the common term for mechanisms to record and navigate relationships between artifacts produced by development and assessment processes. Effective management of these relationships is critical to the success of projects involving the development of complex aerospace products. Practitioners use a range of notations to model aerospace products (often as part of a defined technique or methodology). Those appropriate to electrical and electronic systems (avionics) include Use Cases for requirements, Ada for development and Fault Trees for assessment (others such as PERT networks support product management). Most notations used within the industry have tool support, although a lack of well-defined approaches to integration leads to inconsistencies and limits traceability between their respective data sets (internal models). Conceptually, the artifacts produced using such notations populate four traceability dimensions. Of these, three record links between project artifacts (describing the same product), while the fourth relates artifacts across different projects (and hence products), and across product families within the same project. The scope of this thesis is to define a meta-framework that characterises traceability dimensions for aerospace projects, and then to propose a concrete framework capturing the syntax and semantics of notations used in developing avionics for such projects which enables traceability across the four dimensions. The concrete framework is achieved by exporting information from the internal models of tools supporting these notations to an integrated environment consisting of. i) a Workspace comprising a set of structures or meta-models (models describing models) expressed in a common modelling language representing selected notations (including appropriate extensions reflecting the application domain); ii) well-formedness constraints over these structures capturing properties of the notations (and again, reflecting the domain); and iii) associations between the structures. To maintain consistency and identify conflicts, elements of the structures are verified against a system model that defines common building blocks underlying the various notations. The approach is evaluated by (partial) tool implementation of the structures which are populated using case study material derived from actual commercial specifications and industry standards

    Towards a new approach for enterprise integration : the semantic modeling approach

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    Manufacturing today has become a matter of the effective and efficient application of information technology and knowledge engineering. Manufacturing firms’ success depends to a great extent on information technology, which emphasizes the integration of the information systems used by a manufacturing enterprise. This integration is also called enterprise application integration (here the term application means information systems or software systems). The methodology for enterprise application integration, in particular enterprise application integration automation, has been studied for at least a decade; however, no satisfactory solution has been found. Enterprise application integration is becoming even more difficult due to the explosive growth of various information systems as a result of ever increasing competition in the software market. This thesis aims to provide a novel solution to enterprise application integration. The semantic data model concept that evolved in database technology is revisited and applied to enterprise application integration. This has led to two novel ideas developed in this thesis. First, an ontology of an enterprise with five levels (following the data abstraction: generalization/specialization) is proposed and represented using unified modeling language. Second, both the ontology for the enterprise functions and the ontology for the enterprise applications are modeled to allow automatic processing of information back and forth between these two domains. The approach with these novel ideas is called the enterprise semantic model approach. The thesis presents a detailed description of the enterprise semantic model approach, including the fundamental rationale behind the enterprise semantic model, the ontology of enterprises with levels, and a systematic way towards the construction of a particular enterprise semantic model for a company. A case study is provided to illustrate how the approach works and to show the high potential of solving the existing problems within enterprise application integration
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