Protocol for a Systematic Literature Review on Design Decisions for UML-based DSMLs

Series: Technical Reports / Institute for Information Systems and New Medi

Extensibility of Enterprise Modelling Languages

Die Arbeit adressiert insgesamt drei Forschungsschwerpunkte. Der erste Schwerpunkt setzt sich mit zu entwickelnden BPMN-Erweiterungen auseinander und stellt deren methodische Implikationen im Rahmen der bestehenden Sprachstandards dar. Dies umfasst zum einen ganz konkrete Spracherweiterungen wie z. B. BPMN4CP, eine BPMN-Erweiterung zur multi-perspektivischen Modellierung von klinischen Behandlungspfaden. Zum anderen betrifft dieser Teil auch modellierungsmethodische Konsequenzen, um parallel sowohl die zugrunde liegende Sprache (d. h. das BPMN-Metamodell) als auch die Methode zur Erweiterungsentwicklung zu verbessern und somit den festgestellten Unzulänglichkeiten zu begegnen. Der zweite Schwerpunkt adressiert die Untersuchung von sprachunabhängigen Fragen der Erweiterbarkeit, welche sich entweder während der Bearbeitung des ersten Teils ergeben haben oder aus dessen Ergebnissen induktiv geschlossen wurden. Der Forschungsschwerpunkt fokussiert dabei insbesondere eine Konsolidierung bestehender Terminologien, die Beschreibung generisch anwendbarer Erweiterungsmechanismen sowie die nutzerorientierte Analyse eines potentiellen Erweiterungsbedarfs. Dieser Teil bereitet somit die Entwicklung einer generischen Erweiterungsmethode grundlegend vor. Hierzu zählt auch die fundamentale Auseinandersetzung mit Unternehmensmodellierungssprachen generell, da nur eine ganzheitliche, widerspruchsfreie und integrierte Sprachdefinition Erweiterungen überhaupt ermöglichen und gelingen lassen kann. Dies betrifft beispielsweise die Spezifikation der intendierten Semantik einer Sprache

Einsatz semantischer Technologien für die Anforderungsanalyse

Softwareentwicklung im betrieblichen Kontext erfordert neben dem Zusammenspiel verschiedener Technologien auch die Zusammenarbeit mehrerer Beteiligter. Dank der Einführung von Standards und der damit einhergehenden Vereinheitlichung von Notationen und Schnittstellen wurde in den letzten Jahren das Zusammenspiel der verschiedenen Technolo-gien an vielen Stellen entscheidend vereinfacht. So hat sich beispielsweise UML (Unified Modeling Language) als Standard für den Softwareentwurf etabliert. Ebenfalls wurde eine große Zahl von Methoden und Werkzeugen entwickelt, die zur Unterstützung der Software-entwicklung im Ganzen verwendet werden können oder speziell auf die Unterstützung der Zusammenarbeit der Beteiligten ausgerichtet sind. Trotz dieser Verbesserungen bleiben einige Probleme im Spannungsumfeld der Softwareentwicklung bestehen. So wird während des Softwareentwicklungsprozesses eine Vielzahl an Artefakten erstellt, ohne dass die Nachver-folgbarkeit zwischen diesen Artefakten dauerhaft sichergestellt wird

Towards the Formal Verification of Model Transformations: An Application to Kermeta

Model-Driven Engineering (MDE) is becoming a popular engineering methodology for developing large-scale software applications, using models and transformations as primary principles. MDE is now being successfully applied to domain-specific languages (DSLs), which target a narrow subject domain like process management, telecommunication, product lines, smartphone applications among others, providing experts high-level and intuitive notations very close to their problem domain. More recently, MDE has been applied to safety-critical applications, where failure may have dramatic consequences, either in terms of economic, ecologic or human losses. These recent application domains call for more robust and more practical approaches for ensuring the correctness of models and model transformations. Testing is the most common technique used in MDE for ensuring the correctness of model transformations, a recurrent, yet unsolved problem in MDE. But testing suffers from the so-called coverage problem, which is unacceptable when safety is at stake. Rather, exhaustive coverage is required in this application domain, which means that transformation designers need to use formal analysis methods and tools to meet this requirement. Unfortunately, two factors seem to limit the use of such methods in an engineer’s daily life. First, a methodological factor, because MDE engineers rarely possess the effective knowledge for deploying formal analysis techniques in their daily life developments. Second, a practical factor, because DSLs do not necessarily have a formal explicit semantics, which is a necessary enabler for exhaustive analysis. In this thesis, we contribute to the problem of formal analysis of model transformations regarding each perspective. On the conceptual side, we propose a methodological framework for engineering verified model transformations based on current best practices. For that purpose, we identify three important dimensions: (i) the transformation being built; (ii) the properties of interest ensuring the transformation’s correctness; and finally, (iii) the verification technique that allows proving these properties with minimal effort. Finding which techniques are better suited for which kind of properties is the concern of the Computer-Aided Verification community. Consequently in this thesis, we focus on studying the relationship between transformations and properties. Our methodological framework introduces two novel notions. A transformation intent gathers all transformations sharing the same purpose, abstracting from the way the transformation is expressed. A property class captures under the same denomination all properties sharing the same form, abstracting away from their underlying property languages. The framework consists of mapping each intent with its characteristic set of property classes, meaning that for proving the correctness of a particular transformation obeying this intent, one has to prove properties of these specific classes. We illustrate the use and utility of our framework through the detailed description of five common intents in MDE, and their application to a case study drawn from the automative software domain, consisting of a chain of more than thirty transformations. On a more practical side, we study the problem of verifying DSLs whose behaviour is expressed with Kermeta. Kermeta is an object-oriented transformation framework aligned with Object Management Group standard specification MOF (Meta-Object Facility). It can be used for defining metamodels and models, as well as their behaviour. Kermeta lacks a formal semantics: we first specify such a semantics, and then choose an appropriate verification domain for handling the analysis one is interested in. Since the semantics is defined at the level of Kermeta’s transformation language itself, our work presents two interesting features: first, any DSL whose behaviour is defined using Kermeta (more precisely, any transformation defined with Kermeta) enjoys a de facto formal underground for free; second, it is easier to define appropriate abstractions for targeting specific analysis for this full-fledged semantics than defining specific semantics for each possible kind of analysis. To illustrate this point, we have selected Maude, a powerful rewriting system based on algebraic specifications equipped with model-checking and theorem-proving capabilities. Maude was chosen because its underlying formalism is close to the mathematical tools we use for specifying the formal semantics, reducing the implementation gap and consequently limiting the possible implementation mistakes. We validate our approach by illustrating behavioural properties of small, yet representative DSLs from the literature

Forschungsbericht Universität Mannheim 2006 / 2007

Sie erhalten darin zum einen zusammenfassende Darstellungen zu den Forschungsschwerpunkten und Forschungsprofilen der Universität und deren Entwicklung in der Forschung. Zum anderen gibt der Forschungsbericht einen Überblick über die Publikationen und Forschungsprojekte der Lehrstühle, Professuren und zentralen Forschungseinrichtungen. Diese werden ergänzt um Angaben zur Organisation von Forschungsveranstaltungen, der Mitwirkung in Forschungsausschüssen, einer Übersicht zu den für Forschungszwecke eingeworbenen Drittmitteln, zu den Promotionen und Habilitationen, zu Preisen und Ehrungen und zu Förderern der Universität Mannheim. Darin zeigt sich die Bandbreite und Vielseitigkeit der Forschungsaktivitäten und deren Erfolg auf nationaler und internationaler Ebene