Validierung von MultiView-basierten Prozessmodellen mit grafischen Validierungsregeln

Die Bedeutung und Verbreitung von Software wächst im betrieblichen und privaten Umfeld stetig. Das primäre Ziel bei der Verwendung von Software ist die Optimierung manueller oder bereits (teil-) automatisierter Problem- bzw. Aufgabenstellungen. Der zentrale Bezugspunkt bei der Entwicklung der Software ist die Softwarespezifikation. Diese beinhaltet im Idealfall alle für die Softwarelösung relevanten Anforderungen. Ein an Bedeutung gewinnender Bestandteil der Spezifikation sind Geschäftsprozessmodelle. Diese beschreiben dabei die Abläufe der zu entwickelnden Softwarelösung in Form von grafischen Prozessdarstellungen. Aufgrund der zunehmenden Anreicherung der Prozessmodelle mit Anforderungen und Informationen wie bspw. gesetzlichen Bestimmungen oder Details für die modellgetriebene Softwareentwicklung erwachsen aus einfachen Ablaufdarstellungen komplexe und umfangreiche Geschäftsprozessmodelle. Unabhängig davon, ob Geschäftsprozessmodelle zur reinen Spezifikation bzw. Dokumentation dienen oder für die modellgetriebene Softwareentwicklung eingesetzt werden, ist ein zentrales Ziel die Sicherstellung der inhaltlichen Korrektheit der Geschäftsprozessmodelle und damit der darin modellierten Anforderungen. In aktuellen Softwareentwicklungsprozessen werden dazu häufig manuelle Prüfverfahren eingesetzt, welche jedoch häufig sowohl zeit- als auch kostenintensiv und zudem fehleranfällig sind. Automatisierbare Verfahren benötigen allerdings formale Spezifikationssprachen. Diese werden aber aufgrund ihrer mathematisch anmutenden textuellen Darstellung im Umfeld der Geschäftsprozessmodellierung meist abgelehnt. Im Gegensatz zu textuellen Darstellungen sind grafische Repräsentationen häufig leichter verständlich und werden vor allem im Bereich der Geschäftsprozessmodellierung eher akzeptiert. Im Rahmen der Arbeit wird daher ein auf formalen grafischen Validierungsregeln basierendes Konzept zur Überprüfung der inhaltlichen Korrektheit von Geschäftsprozessmodellen vorgestellt. Das Konzept ist dabei unabhängig von der Modellierungssprache der Geschäftsprozessmodelle sowie von der Spezifikationssprache der Validierungsregeln. Zur Verbesserung der Beherrschbarkeit der zunehmend komplexen und umfangreichen Geschäftsprozessmodelle wird zudem ein als MultiVview bezeichnetes Sichtenkonzept vorgestellt. Dies dient zur Reduzierung der grafischen Komplexität und zur Zuordnung von Aufgaben- und Verantwortungsbereichen (beispielsweise Datenschutz- und Sicherheitsmodellierung) bei der Geschäftsprozessmodellierung. Das Gesamtkonzept wurde prototypisch in der Software ARIS Business Architect und als Plug-in für die Entwicklungsumgebung Eclipse realisiert. Eine Evaluation erfolgt zum einen an dem Eclipse Plug-in anhand eines Requirements Engineering Tool Evaluation Framework und zum anderen anhand von Anwendungsfällen aus dem Bereich der öffentlichen Verwaltung, der ELSTER-Steuererklärung und SAP-Referenzprozessen

Model based requirements specification of safety critical systems in the railway domain - description instruments and their application

Im Eisenbahnwesen übernehmen oftmals reaktive Systeme Steuerungs- und Sicherungsfunktionen. Für diese Systeme hat die Anforderungsspezifikation eine besondere Bedeutung im gesamten Lebenszyklus. Momentan werden für die Anforderungsspezifikation häufig informelle Beschreibungsmittel verwendet, die Interpretationsspielraum lassen und anfällig für Uneindeutigkeiten sind. In den letzten Jahren wurden in verschiedenen Arbeiten Konzepte zur Verbesserung der Anforderungsspezifikation vorgestellt. Diese Arbeiten konzentrierten sich dabei oftmals auf die Anpassung von Beschreibungsmitteln, wie z.B. der Unified Modeling Language (UML). Die Integration von Beschreibungsmittel, Methode und Werkzeugen zu einem stringenten Gesamtkonzept wurde oft nicht abgedeckt. In dieser Arbeit wird ein solches Gesamtkonzept entworfen. Es kombiniert ein semi-formales, modellbasiertes Beschreibungsmittel mit einem Prozess zur Erstellung von Anforderungsspezifikationen und integriert Test- und Verifikationsmethoden. Als Beschreibungsmittel wird die SysML (Systems Modeling Language) verwendet. Eine Untermenge dieser Sprache (SysML (A)) wird identifiziert, die in einer festgelegten Modellarchitektur zur Systembeschreibung eingesetzt wird. Die Organisation des Anforderungsmodells wird durch Sichten und eine zweistufige, rekursive Hierarchie von Systemen realisiert. Schnittstellen zu nicht-funktionalen Anforderungen sind vorgesehen. Zweiter Bestandteil der Arbeit ist ein Prozessmodell, das die Vorgehensweise bei der Modellerstellung definiert. Auf Grund der Eigenschaften von Anforderungsspezifikationen wird ein iterativ-inkrementelles Vorgehen vorgeschlagen. In jedem Schritt werden Test- und Verifikationstechniken eingesetzt. Anhand eines Beispielmodells konnte gezeigt werden, dass: - die modellbasierte Spezifikation von Anforderungen möglich ist - das gewählte Prozessmodell eingesetzt werden kann - und damit eine Verbesserung der Qualität von Anforderungsspezifikationen möglich ist.Control and safety functions in the rail sector are often performed by reactive systems. For those systems, the requirements specification is a key element in their life-cycle. Currently mainly informal description techniques are used for the specification of requirements, which are open to interpretation and subject to ambiguities. This can lead to the introduction of functional errors already in the requirements definition phase of a system. In the last few years several new concepts have been presented how the specification of systems can be improved. That research often focuses on the adaptation of existing description instruments such as the Unified Modeling Language (UML). But the integration of description instruments, methods and tools to a stringent overall concept is not covered. This research develops such a concept, which combines a semi-formal model-based description instrument with a process model. Test and verification methods are also an integral part of this concept. The standardized Systems Modeling Language (SysML) is used as the description instrument. A subset of the language (SysML (A)) is then identified. This subset is applied within a fixed model architecture, to describe the necessary aspects of a future system. Organization of the requirement model is realized through so-called views and a two-level recursive hierarchy of systems. Interfaces to non-functional requirements are also provided. The second component of the work is a process model, which defines the model creation procedure. Due to the characteristics of requirement specifications, an iterative-incremental approach is used. Test and verification techniques are used in each step to guarantee the correctness of the modeling work. By using an example model, this research showed that: - model-based requirement specification is possible - the chosen process model can be applied in practice - both components indeed can improve the quality of requirement specification