17 research outputs found
Industrial Applications: New Solutions for the New Era
This book reprints articles from the Special Issue "Industrial Applications: New Solutions for the New Age" published online in the open-access journal Machines (ISSN 2075-1702). This book consists of twelve published articles. This special edition belongs to the "Mechatronic and Intelligent Machines" section
Fundamental Approaches to Software Engineering
This open access book constitutes the proceedings of the 25th International Conference on Fundamental Approaches to Software Engineering, FASE 2022, which was held during April 4-5, 2022, in Munich, Germany, as part of the European Joint Conferences on Theory and Practice of Software, ETAPS 2022. The 17 regular papers presented in this volume were carefully reviewed and selected from 64 submissions. The proceedings also contain 3 contributions from the Test-Comp Competition. The papers deal with the foundations on which software engineering is built, including topics like software engineering as an engineering discipline, requirements engineering, software architectures, software quality, model-driven development, software processes, software evolution, AI-based software engineering, and the specification, design, and implementation of particular classes of systems, such as (self-)adaptive, collaborative, AI, embedded, distributed, mobile, pervasive, cyber-physical, or service-oriented applications
pHealth 2021. Proc. of the 18th Internat. Conf. on Wearable Micro and Nano Technologies for Personalised Health, 8-10 November 2021, Genoa, Italy
Smart mobile systems – microsystems, smart textiles, smart implants, sensor-controlled medical devices – together with related body, local and wide-area networks up to cloud services, have become important enablers for telemedicine and the next generation of healthcare services. The multilateral benefits of pHealth technologies offer enormous potential for all stakeholder communities, not only in terms of improvements in medical quality and industrial competitiveness, but also for the management of healthcare costs and, last but not least, the improvement of patient experience.
This book presents the proceedings of pHealth 2021, the 18th in a series of conferences on wearable micro and nano technologies for personalized health with personal health management systems, hosted by the University of Genoa, Italy, and held as an online event from 8 – 10 November 2021. The conference focused on digital health ecosystems in the transformation of healthcare towards personalized, participative, preventive, predictive precision medicine (5P medicine). The book contains 46 peer-reviewed papers (1 keynote, 5 invited papers, 33 full papers, and 7 poster papers). Subjects covered include the deployment of mobile technologies, micro-nano-bio smart systems, bio-data management and analytics, autonomous and intelligent systems, the Health Internet of Things (HIoT), as well as potential risks for security and privacy, and the motivation and empowerment of patients in care processes.
Providing an overview of current advances in personalized health and health management, the book will be of interest to all those working in the field of healthcare today
Pattern-based refactoring in model-driven engineering
L’ingénierie dirigée par les modèles (IDM) est un paradigme du génie logiciel qui utilise les
modèles comme concepts de premier ordre à partir desquels la validation, le code, les tests
et la documentation sont dérivés. Ce paradigme met en jeu divers artefacts tels que les
modèles, les méta-modèles ou les programmes de transformation des modèles. Dans un
contexte industriel, ces artefacts sont de plus en plus complexes. En particulier, leur
maintenance demande beaucoup de temps et de ressources. Afin de réduire la complexité
des artefacts et le coût de leur maintenance, de nombreux chercheurs se sont intéressés au
refactoring de ces artefacts pour améliorer leur qualité.
Dans cette thèse, nous proposons d’étudier le refactoring dans l’IDM dans sa
globalité, par son application à ces différents artefacts. Dans un premier temps, nous
utilisons des patrons de conception spécifiques, comme une connaissance a priori, appliqués
aux transformations de modèles comme un véhicule pour le refactoring. Nous procédons
d’abord par une phase de détection des patrons de conception avec différentes formes et
différents niveaux de complétude. Les occurrences détectées forment ainsi des opportunités
de refactoring qui seront exploitées pour aboutir à des formes plus souhaitables et/ou plus
complètes de ces patrons de conceptions.
Dans le cas d’absence de connaissance a priori, comme les patrons de conception,
nous proposons une approche basée sur la programmation génétique, pour apprendre des
règles de transformations, capables de détecter des opportunités de refactoring et de les
corriger. Comme alternative à la connaissance disponible a priori, l’approche utilise des
exemples de paires d’artefacts d’avant et d’après le refactoring, pour ainsi apprendre les
règles de refactoring. Nous illustrons cette approche sur le refactoring de modèles.Model-Driven Engineering (MDE) is a software engineering paradigm that uses models as
first-class concepts from which validation, code, testing, and documentation are derived.
This paradigm involves various artifacts such as models, meta-models, or model
transformation programs. In an industrial context, these artifacts are increasingly complex.
In particular, their maintenance is time and resources consuming. In order to reduce the
complexity of artifacts and the cost of their maintenance, many researchers have been
interested in refactoring these artifacts to improve their quality.
In this thesis, we propose to study refactoring in MDE holistically, by its application
to these different artifacts. First, we use specific design patterns, as an example of prior
knowledge, applied to model transformations to enable refactoring. We first proceed with a
detecting phase of design patterns, with different forms and levels of completeness. The
detected occurrences thus form refactoring opportunities that will be exploited to implement
more desirable and/or more complete forms of these design patterns.
In the absence of prior knowledge, such as design patterns, we propose an approach
based on genetic programming, to learn transformation rules, capable of detecting
refactoring opportunities and correcting them. As an alternative to prior knowledge, our
approach uses examples of pairs of artifacts before and after refactoring, in order to learn
refactoring rules. We illustrate this approach on model refactoring
Domain- and Quality-aware Requirements Engineering for Law-compliant Systems
Titel in deutscher Übersetzung: Domänen- und qualitätsgetriebene Anforderungserhebung für gesetzeskonforme Systeme
Der bekannte Leitsatz in der Anforderungserhebung und -analyse besagt, dass es schwierig ist, das richtige System zu bauen, wenn man nicht weiĂź, was das 'Richtige' eigentlich ist. Es existieren ĂĽberzeugende Belege, dass dieser Leitsatz die Notwendigkeit der Anforderungserhebung und -analyse exakt definiert
und beschreibt. Zum Beispiel ergaben Studien, dass das Beheben von Defekten in einer Software, die bereits produktiv genutzt wird, bis zu 80 mal so teuer ist wie das frĂĽhzeitige Beheben der korrespondierenden Defekte in den Anforderungen. Generell hat es sich gezeigt, dass das DurchfĂĽhren einer angemessenen
Anforderungserhebung und -analyse ein wichtiger Erfolgsfaktor fĂĽr
Softwareentwicklungsprojekte ist. Während der Progression von den initialen Wünschen der beteiligten Interessensvertretern für ein zu entwickelndes System zu einer Spezifikation für eben dieses Systems müssen Anforderungsanalysten einen komplexen Entscheidungsprozess durchlaufen, der die initialen Wünsche in
die Spezifikation überführt. Tatsächlich wird das Treffen von Entscheidungen als integraler Bestandteil der Anforderungsanalyse gesehen. In dieser Arbeit werden wir versuchen zu verstehen welche Aktivitäten und Information von Nöten sind, um eine fundierte Auswahl von Anforderungen vorzunehmen, welche Herausforderungen damit verbunden sind, wie eine ideale Lösung zur Anforderungswahl aussehen könnte und in welchen Bereichen der aktuelle Stand der Technik in Bezug auf diese ideale Lösung lückenhaft ist.
Innerhalb dieser Arbeit werden wir die Informationen, die notwendig für eine fundierte Anforderungsauswahl sind, identifizieren, einen Prozess präsentieren, um diese notwendigen Informationen zu sammeln, die Herausforderungen herausstellen, die durch diesen Prozess und die damit verbundenen Aktivitäten adressiert werden und eine Auswahl von Methoden diskutieren, mit deren Hilfe man
die Aktivitäten des Prozesses umsetzen kann. Die gesammelten Informationen werden dann für eine automatisierte Anforderungsauswahl verwendet. Für die Auswahl kommt ein Optimierungsmodell, das Teil des Beitrags dieser Arbeit ist,
zum Einsatz. Da wir während der Erstellung dieser Arbeit zwei große Lücken im Stand der Technik bezüglich unseres Prozesses und der damit verbundenen Aktivitäten identifiziert haben, präsentieren wir darüber hinaus zwei neuartige Methoden für die Kontexterhebung und die Erhebung von rechtlichen Anforderungen, um diese Lücken zu schließen. Diese Methoden sind Teil des Hauptbeitrags dieser
Arbeit.
Unsere Lösung für der Erhebung des Kontext für ein zu entwickelndes System ermöglicht das Etablieren eines domänenspezifischen Kontextes unter Zuhilfenahme von Mustern für verschiedene Domänen. Diese Kontextmuster erlauben eine strukturierte Erhebung und Dokumentation aller relevanten Interessensvertreter
und technischen Entitäten für ein zu entwickelndes System. Sowohl die
Dokumentation in Form von grafischen Musterinstanzen und textuellen Vorlageninstanzen als auch die Methode zum Sammeln der notwendigen Informationen sind expliziter Bestandteil jedes Kontextmusters. Zusätzlich stellen wir auch Hilfsmittel für die Erstellung neuer Kontextmuster und das Erweitern der in
dieser Arbeit präsentierten Kontextmustersprache zur Verfügung.
Unsere Lösung für die Erhebung von rechtlichen Anforderungen basiert auch auf Mustern und stellt eine Methode bereit, welche es einem erlaubt, die relevanten Gesetze für ein zu erstellendes System, welches in Form der funktionalen Anforderungen bereits beschrieben sein muss, zu identifizieren und welche die bestehenden funktionalen Anforderungen mit den rechtlichen Anforderungen verknüpft. Diese Methode beruht auf der Zusammenarbeit zwischen
Anforderungsanalysten und Rechtsexperten und schließt die Verständnislücke zwischen ihren verschiedenartigen Welten.
Wir veranschaulichen unseren Prozess unter der Zuhilfenahme eines durchgehenden Beispiels aus dem Bereich der service-orientierten Architekturen. Zusätzlich präsentieren wir sowohl die Ergebnisse der Anwendung unseres Prozesses (bzw. Teilen davon) auf zwei reale Fälle aus den Bereichen von Smart Grids und Wahlsystemen, als auch alle anderen Ergebnisse der wissenschaftlichen Methoden, die wir genutzt haben, um unsere Lösung zu fundieren und validieren.The long known credo of requirements engineering states that it is challenging to build the right system if you do not know what right is. There is strong evidence that this credo exactly defines and describes the necessity of requirements engineering. Fixing a defect when it is already fielded is reported to be up to eighty times more expensive than fixing the corresponding requirements defects early on. In general, conducting sufficient requirements engineering has shown to be a crucial success factor for software development projects. Throughout the progression from initial stakeholders' wishes regarding the system-to-be to a specification for the
system-to-be requirements engineers have to undergo a complex decision process for forming the actual plan connecting stakeholder wishes and the final specification. Indeed, decision making is considered to be an inherent part of requirements engineering. In this thesis, we try to understand which activities and information are needed for selecting requirements, which the challenges are, how an ideal solution for selecting requirements would look like, and where the current state of the art is deficient regarding the ideal solution.
Within this thesis we identify the information necessary for an informed requirements selection, present a process in which one collects all the necessary information, highlight the challenges to be addressed by this process and its activities, and a selection of methods to conduct the activities of the process. All the collected information is then used for an automated requirements selection using an optimization model which is also part of the contribution of this thesis. As we identified two major gaps in the state of the art considering the proposed process and its activities, we also present two
novel methods for context elicitation and for legal compliance requirements elicitation to fill the gaps as part of the main contribution.
Our solution for context elicitation enables a domain-specific context
establishment based on patterns for different domains. The context patterns allow a structured elicitation and documentation of relevant stakeholders and technical entities for a system-to-be. Both, the documentation in means of graphical pattern instances and textual template instances as well as the method for collecting the necessary information are explicitly given in each context pattern. Additionally, we also provide the means which are necessary to derive new context patterns and extend our context patterns language which is part of this thesis.
Our solution for legal compliance requirements elicitation is a pattern-based and guided method which lets one identify the relevant laws for a system-to-be, which is described in means of functional requirements, and which intertwines the functional requirements with the according legal requirements. This method relies on the collaboration of requirements engineers and legal experts, and
bridges the gap between their distinct worlds.
Our process is exemplified using a running example in the domain of service oriented architectures. Additionally, the results of applying (parts of) the process to real life cases from the smart grid domain and voting system domain are presented, as well as all other results from the scientific means we took to ground and validate the proposed solutions
Teams in agile software development: Design principles and examination of human factors
In response to new customer requirements, market dynamics, mergers, and technological innovation, modern software development organizations are adopting agile software development (ASD). Yet, the simple adoption of agile methods such as Scrum or eXtreme programming does not automatically result in a very agile team. While we understand the introduction and adoption of ASD from a methodical perspective, we have yet to explore design principles that guide methodical extensions of ASD, and we need to learn more about the human factors that influence software development teams. This thesis presents four studies. Studies 1 and 2 investigate the methodical extension of ASD by identifying design principles from secondary data. Study 1 extends ASD with processes and practices from user-centered design. Study 2 investigates early activities that precede development activities. The thesis also investigates human factors of agile software development in studies 3 and 4. Study 3 compares teams along their extents of agility in order to identify influential factors using a multicase study design. Study 4 tests the effects of emotional contagion in virtual software development teams using a large dataset from an open source software repository. Thus, this thesis makes two primary contributions. First, it develops design principles for methodical extensions of ASD; second, it contributes to the human factors that influence software development teams. Managers also receive guidance on the improvement of ASD in their organization