Ontological foundations for structural conceptual models

In this thesis, we aim at contributing to the theory of conceptual modeling and ontology representation. Our main objective here is to provide ontological foundations for the most fundamental concepts in conceptual modeling. These foundations comprise a number of ontological theories, which are built on established work on philosophical ontology, cognitive psychology, philosophy of language and linguistics. Together these theories amount to a system of categories and formal relations known as a foundational ontolog

Formalización de refactorings en el contexto de MDA

El objetivo principal de esta tesis es presentar una técnica de especificación de refactorings alineados con MDA aplicables a sus diferentes tipos de modelos de diseño UML, es decir, a modelos independientes de la computación, modelos dependientes de una plataforma y modelos dependientes de la implementación. En particular, en este trabajo, se muestra la técnica de especificación de refactorings aplicados a modelos de diagramas de clases UML enriquecidos con anotaciones OCL en los distintos niveles de abstracción. Los refactorings se especifican como contratos OCL utilizando la técnica de metamodelado. Los metamodelos son expresados usando Meta Object Facility (MOF). Asimismo, en esta tesis, se analiza la integración de la especificación de los refactorings con técnicas formales. Se detalla la traducción de los contratos OCL de refactorings y los metamodelos MOF al lenguaje de especificación formal NEREUS.Facultad de Informátic

Formally Verifiable Object-Oriented System Specifications with UML for Railway Signalling and Safety Systems

Um die Präzision und Überprüfbarkeit der Systemanforderungsspezifikationen zu erhöhen, empfehlen die CENELEC-Normen für die Eisenbahnsysteme den Einsatz von formalen Methoden, die über eindeutige Syntax und Semantik verfügen. In der vorliegenden Arbeit werden für die Spezifikation und Verifikation von Eisenbahnsicherungssystemen formal fundierte grafische Beschreibungsmittel zur Verfügung gestellt. Diese Beschreibungsmittel sind eine Auswahl von Diagrammen der Unified Modeling Language (UML), die unterschiedliche Sichten in der Systemanforderungsspezifikation darstellen. Durch die Klassendiagramme kann die Systemstruktur beschrieben werden. Die Zustandsdiagramme und die Sequenzdiagramme werden für die Spezifikation des dynamischen Systemverhaltens verwendet. In den Klassendiagrammen werden für die Relationen Assoziation, Aggregation, Komposition und Vererbung formale Definitionen eingeführt, die die präzise Spezifikation von Beziehungen unter den Systemkomponenten ermöglichen. Weiter werden auf Basis dieser Definitionen Kriterien für die Konsistenzüberprüfung zwischen den verschiedenen Teilen der Systemspezifikation eingeführt. In den Zustandsdiagrammen werden die Aktionen, ihre Ausführung, unterschiedliche Zustandsarten und ihre Aktivierung formal definiert. Transitionen zwischen den Zuständen und deren Ausführung sind weitere Punkte, die dabei präzisiert werden. Über die eingeführten formalen Semantiken für angewendete Notationen werden Schemata für die Transformation von Zustandsdiagrammen der UML in eine formal verifizierbare Form definiert. Dadurch ist eine formale Verifikation der Systemanforderungsspezifikation durchführbar, die auf der Technik Model-Checking basiert. Die Anwendbarkeit der präsentierten Spezifikationsmittel und die formale Verifikation über die Technik Model-Checking werden am Beispiel des eingleisigen Bahnübergangs im Funkfahrbetrieb demonstriert. Dadurch sind für die Erstellung einer formal verifizierbaren Systemanforderungsspezifikation Beschreibungsmittel bereitgestellt, die aufgrund ihrer grafischen Gestalt für die Ingenieure der Eisenbahnsicherungstechnik handhabbar sind, und die Forderung der CENELEC-Normen nach Erhöhung der Präzision und Verifizierbarkeit erfüllen.In order to increase precision und verifiability of system requirements specifications the CENELEC standards for Railway Signalling and Safety Systems recommend the use of formal methods, which possess unambiguous syntax and semantics. In this thesis, formal-based graphical notations are provided for specifying and verifying Railway Signalling and Safety Systems. These notations are a selection of diagrams from the Unified Modeling Language (UML) which represent different views for system requirements specifications. System structures can be described by employing class diagrams. State diagrams and sequence diagrams are used for specifying the dynamic system behaviour. In class diagrams, formal definitions are introduced for the relations association, aggregation, composition and inheritance. This enables the precise specification of relations between system components. Furthermore, on the basis of these definitions criteria for consistency checks between the different parts of a system specification are introduced. By means of state diagrams actions, their execution, different kinds of states and their activation are defined formally. Transitions between states and their execution are further items which are rendered more precise within this scope. The introduced formal semantics of the notations employed are used to define rules for the transformation of UML state diagrams into formally verifiable forms. Thereby, the formal verification of system requirements specifications based on the technique of model checking becomes feasible. The applicability of the presented means of specification and formal verification by model checking is demonstrated on the example of the singletrack level crossing in radio-based operation. This ensures that notations for specification and formal verification of system requirements are provided, which are usable for engineers in Railway Signalling and Safety Systems and which meet the demands of the CENELEC standards for increasing precision and verifiability