Supporting distributed product configuration by integrating heterogeneous variability modeling approaches

Context In industrial settings products are developed by more than one organization. Software vendors and suppliers commonly typically maintain their own product lines, which contribute to a larger (multi) product line or software ecosystem. It is unrealistic to assume that the participating organizations will agree on using a specific variability modeling technique—they will rather use different approaches and tools to manage the variability of their systems. Objective We aim to support product configuration in software ecosystems based on several variability models with different semantics that have been created using different notations. Method We present an integrative approach that provides a unified perspective to users configuring products in multi product line environments, regardless of the different modeling methods and tools used internally. We also present a technical infrastructure and a prototype implementation based on web services. Results We show the feasibility of the approach and its implementation by using it with the three most widespread types of variability modeling approaches in the product line community, i.e., feature-based, OVM-style, and decision-oriented modeling. To demonstrate the feasibility and flexibility of our approach, we present an example derived from industrial experience in enterprise resource planning. We further applied the approach to support the configuration of privacy settings in the Android ecosystem based on multiple variability models. We also evaluated the performance of different model enactment strategies used in our approach. Conclusions Tools and techniques allowing stakeholders to handle variability in a uniform manner can considerably foster the initiation and growth of software ecosystems from the perspective of software reuse and configuration.Ministerio de Economía y Competitividad TIN2012-32273Junta de Andalucía TIC-186

Automated analysis of feature models: Quo vadis?

Feature models have been used since the 90's to describe software product lines as a way of reusing common parts in a family of software systems. In 2010, a systematic literature review was published summarizing the advances and settling the basis of the area of Automated Analysis of Feature Models (AAFM). From then on, different studies have applied the AAFM in different domains. In this paper, we provide an overview of the evolution of this field since 2010 by performing a systematic mapping study considering 423 primary sources. We found six different variability facets where the AAFM is being applied that define the tendencies: product configuration and derivation; testing and evolution; reverse engineering; multi-model variability-analysis; variability modelling and variability-intensive systems. We also confirmed that there is a lack of industrial evidence in most of the cases. Finally, we present where and when the papers have been published and who are the authors and institutions that are contributing to the field. We observed that the maturity is proven by the increment in the number of journals published along the years as well as the diversity of conferences and workshops where papers are published. We also suggest some synergies with other areas such as cloud or mobile computing among others that can motivate further research in the future.Ministerio de Economía y Competitividad TIN2015-70560-RJunta de Andalucía TIC-186

VariaMos: an extensible tool for engineering (dynamic) product lines

International audienceThis paper presents the new release of VariaMos, a Java-based tool for defining variability modeling languages, modeling (dynamic) product lines and cyber-physical self-adaptive systems, and supporting automated verification, analysis, configuration and simulation of these models. In particular, we describe the characteristics of this new version regarding its first release: (1) the capability to create languages for modeling systems with variability, even with different views; (2) the capability to use the created language to model (dynamic) product lines; (3) the capability to analyze and configure these models according to the changing context and requirements; and (4) the capability to execute them over several simulation scenarios. Finally, we show how to use VariaMos with an example, and we compare it with other tools found in the literature

Consistent View-Based Management of Variability in Space and Time

Systeme entwickeln sich schnell weiter und existieren in verschiedenen Variationen, um unterschiedliche und sich ändernde Anforderungen erfüllen zu können. Das führt zu aufeinanderfolgenden Revisionen (Variabilität in Zeit) und zeitgleich existierenden Produktvarianten (Variabilität in Raum). Redundanzen und Abhängigkeiten zwischen unterschiedlichen Produkten über mehrere Revisionen hinweg sowie heterogene Typen von Artefakten führen schnell zu Inkonsistenzen während der Evolution eines variablen Systems. Die Bewältigung der Komplexität sowie eine einheitliche und konsistente Verwaltung beider Variabilitätsdimensionen sind wesentliche Herausforderungen, um große und langlebige Systeme erfolgreich entwickeln zu können. Variabilität in Raum wird primär in der Softwareproduktlinienentwicklung betrachtet, während Variabilität in Zeit im Softwarekonfigurationsmanagement untersucht wird. Konsistenzerhaltung zwischen heterogenen Artefakttypen und sichtbasierte Softwareentwicklung sind zentrale Forschungsthemen in modellgetriebener Softwareentwicklung. Die Isolation der drei angrenzenden Disziplinen hat zu einer Vielzahl von Ansätzen und Werkzeugen aus den unterschiedlichen Bereichen geführt, was die Definition eines gemeinsamen Verständnisses erschwert und die Gefahr redundanter Forschung und Entwicklung birgt. Werkzeuge aus den verschiedenen Disziplinen sind oftmals nicht ausreichend integriert und führen zu einer heterogenen Werkzeuglandschaft sowie hohem manuellen Aufwand während der Evolution eines variablen Systems, was wiederum der Systemqualität schadet und zu höheren Wartungskosten führt. Basierend auf dem aktuellen Stand der Forschung in den genannten Disziplinen werden in dieser Dissertation drei Kernbeiträge vorgestellt, um den Umgang mit der Komplexität während der Evolution variabler Systeme zu unterstützten. Das unifizierte konzeptionelle Modell dokumentiert und unifiziert Konzepte und Relationen für den gleichzeitigen Umgang mit Variabilität in Raum und Zeit basierend auf einer Vielzahl ausgewählter Ansätze und Werkzeuge aus der Softwareproduktlinienentwicklung und dem Softwarekonfigurationsmanagement. Über die bloße Kombination vorhandener Konzepte hinaus beschreibt das unifizierte konzeptionelle Modell neue Möglichkeiten, beide Variabilitätsdimensionen zueinander in Beziehung zu setzen. Die unifizierten Operationen verwenden das unifizierte konzeptionelle Modell als Datenstruktur und stellen die Basis für operative Verwaltung von Variabilität in Raum und Zeit dar. Die unifizierten Operationen werden basierend auf einer Analyse diverser Ansätze konzipiert, welche verschiedene Modalitäten und Paradigmen verfolgen. Während die unifizierten Operationen die Funktionalität von analysierten Werkzeugen abdecken, ermöglichen sie den gleichzeitigen Umgang mit beiden Variabilitätsdimensionen. Der unifizierte Ansatz basiert auf den vorhergehenden Beiträgen und erweitert diese um Konsistenzerhaltung. Zu diesem Zweck wurden Typen von variabilitätsspezifischen Inkonsistenzen identifiziert, die während der Evolution variabler heterogener Systeme auftreten können. Der unifizierte Ansatz ermöglicht automatisierte Konsistenzerhaltung für eine ausgewählte Teilmenge der identifizierten Inkonsistenztypen. Jeder Kernbeitrag wurde empirisch evaluiert. Zur Evaluierung des unifizierten konzeptionellen Modells und der unifizierten Operationen wurden Expertenbefragungen durchgeführt, Metriken zur Bewertung der Angemessenheit einer Unifizierung definiert und angewendet, sowie beispielhafte Anwendungen demonstriert. Die funktionale Eignung des unifizierten Ansatzes wurde mittels zweier Realweltfallstudien evaluiert: Die häufig verwendete ArgoUML-SPL, die auf ArgoUML basiert, einem UML-Modellierungswerkzeug, sowie MobileMedia, eine mobile Applikation für Medienverwaltung. Der unifizierte Ansatz ist mit dem Eclipse Modeling Framework (EMF) und dem Vitruvius Ansatz implementiert. Die Kernbeiträge dieser Arbeit erweitern das vorhandene Wissen hinsichtlich der uniformen Verwaltung von Variabilität in Raum und Zeit und verbinden diese mit automatisierter Konsistenzerhaltung für variable Systeme bestehend aus heterogenen Artefakttypen

Re-use of tests and arguments for assesing dependable mixed-critically systems

The safety assessment of mixed-criticality systems (MCS) is a challenging activity due to system heterogeneity, design constraints and increasing complexity. The foundation for MCSs is the integrated architecture paradigm, where a compact hardware comprises multiple execution platforms and communication interfaces to implement concurrent functions with different safety requirements. Besides a computing platform providing adequate isolation and fault tolerance mechanism, the development of an MCS application shall also comply with the guidelines defined by the safety standards. A way to lower the overall MCS certification cost is to adopt a platform-based design (PBD) development approach. PBD is a model-based development (MBD) approach, where separate models of logic, hardware and deployment support the analysis of the resulting system properties and behaviour. The PBD development of MCSs benefits from a composition of modular safety properties (e.g. modular safety cases), which support the derivation of mixed-criticality product lines. The validation and verification (V&V) activities claim a substantial effort during the development of programmable electronics for safety-critical applications. As for the MCS dependability assessment, the purpose of the V&V is to provide evidences supporting the safety claims. The model-based development of MCSs adds more V&V tasks, because additional analysis (e.g., simulations) need to be carried out during the design phase. During the MCS integration phase, typically hardware-in-the-loop (HiL) plant simulators support the V&V campaigns, where test automation and fault-injection are the key to test repeatability and thorough exercise of the safety mechanisms. This dissertation proposes several V&V artefacts re-use strategies to perform an early verification at system level for a distributed MCS, artefacts that later would be reused up to the final stages in the development process: a test code re-use to verify the fault-tolerance mechanisms on a functional model of the system combined with a non-intrusive software fault-injection, a model to X-in-the-loop (XiL) and code-to-XiL re-use to provide models of the plant and distributed embedded nodes suited to the HiL simulator, and finally, an argumentation framework to support the automated composition and staged completion of modular safety-cases for dependability assessment, in the context of the platform-based development of mixed-criticality systems relying on the DREAMS harmonized platform.La dificultad para evaluar la seguridad de los sistemas de criticidad mixta (SCM) aumenta con la heterogeneidad del sistema, las restricciones de diseño y una complejidad creciente. Los SCM adoptan el paradigma de arquitectura integrada, donde un hardware embebido compacto comprende múltiples plataformas de ejecución e interfaces de comunicación para implementar funciones concurrentes y con diferentes requisitos de seguridad. Además de una plataforma de computación que provea un aislamiento y mecanismos de tolerancia a fallos adecuados, el desarrollo de una aplicación SCM además debe cumplir con las directrices definidas por las normas de seguridad. Una forma de reducir el coste global de la certificación de un SCM es adoptar un enfoque de desarrollo basado en plataforma (DBP). DBP es un enfoque de desarrollo basado en modelos (DBM), en el que modelos separados de lógica, hardware y despliegue soportan el análisis de las propiedades y el comportamiento emergente del sistema diseñado. El desarrollo DBP de SCMs se beneficia de una composición modular de propiedades de seguridad (por ejemplo, casos de seguridad modulares), que facilitan la definición de líneas de productos de criticidad mixta. Las actividades de verificación y validación (V&V) representan un esfuerzo sustancial durante el desarrollo de aplicaciones basadas en electrónica confiable. En la evaluación de la seguridad de un SCM el propósito de las actividades de V&V es obtener las evidencias que apoyen las aseveraciones de seguridad. El desarrollo basado en modelos de un SCM incrementa las tareas de V&V, porque permite realizar análisis adicionales (por ejemplo, simulaciones) durante la fase de diseño. En las campañas de pruebas de integración de un SCM habitualmente se emplean simuladores de planta hardware-in-the-loop (HiL), en donde la automatización de pruebas y la inyección de faltas son la clave para la repetitividad de las pruebas y para ejercitar completamente los mecanismos de tolerancia a fallos. Esta tesis propone diversas estrategias de reutilización de artefactos de V&V para la verificación temprana de un MCS distribuido, artefactos que se emplearán en ulteriores fases del desarrollo: la reutilización de código de prueba para verificar los mecanismos de tolerancia a fallos sobre un modelo funcional del sistema combinado con una inyección de fallos de software no intrusiva, la reutilización de modelo a X-in-the-loop (XiL) y código a XiL para obtener modelos de planta y nodos distribuidos aptos para el simulador HiL y, finalmente, un marco de argumentación para la composición automatizada y la compleción escalonada de casos de seguridad modulares, en el contexto del desarrollo basado en plataformas de sistemas de criticidad mixta empleando la plataforma armonizada DREAMS.Kritikotasun nahastuko sistemen segurtasun ebaluazioa jarduera neketsua da beraien heterogeneotasuna dela eta. Sistema hauen oinarria arkitektura integratuen paradigman datza, non hardware konpaktu batek exekuzio plataforma eta komunikazio interfaze ugari integratu ahal dituen segurtasun baldintza desberdineko funtzio konkurrenteak inplementatzeko. Konputazio plataformek isolamendu eta akatsen aurkako mekanismo egokiak emateaz gain, segurtasun arauek definituriko jarraibideak jarraitu behar dituzte kritikotasun mistodun aplikazioen garapenean. Sistema hauen zertifikazio prozesuaren kostua murrizteko aukera bat plataformetan oinarritutako garapenean (PBD) datza. Garapen planteamendu hau modeloetan oinarrituriko garapena da (MBD) non modeloaren logika, hardware eta garapen desberdinak sistemaren propietateen eta portaeraren aurka aztertzen diren. Kritikotasun mistodun sistemen PBD garapenak etekina ateratzen dio moduluetan oinarrituriko segurtasun propietateei, adibidez: segurtasun kasu modularrak (MSC). Modulu hauek kritikotasun mistodun produktu-lerroak ere hartzen dituzte kontutan. Berifikazio eta balioztatze (V&V) jarduerek esfortzu kontsideragarria eskatzen dute segurtasun-kiritikoetarako elektronika programagarrien garapenean. Kritikotasun mistodun sistemen konfiantzaren ebaluazioaren eta V&V jardueren helburua segurtasun eskariak jasotzen dituzten frogak proportzionatzea da. Kritikotasun mistodun sistemen modelo bidezko garapenek zeregin gehigarriak atxikitzen dizkio V&V jarduerari, fase honetan analisi gehigarriak (hots, simulazioak) zehazten direlako. Bestalde, kritikotasun mistodun sistemen integrazio fasean, hardware-in-the-loop (Hil) simulazio plantek V&V iniziatibak sostengatzen dituzte non testen automatizazioan eta akatsen txertaketan funtsezko jarduerak diren. Jarduera hauek frogen errepikapena eta segurtasun mekanismoak egiaztzea ahalbidetzen dute. Tesi honek V&V artefaktuen berrerabilpenerako estrategiak proposatzen ditu, kritikotasun mistodun sistemen egiaztatze azkarrerako sistema mailan eta garapen prozesuko azken faseetaraino erabili daitezkeenak. Esate baterako, test kodearen berrabilpena akats aurkako mekanismoak egiaztatzeko, modelotik X-in-the-loop (XiL)-ra eta kodetik XiL-rako konbertsioa HiL simulaziorako eta argumentazio egitura bat DREAMS Europear proiektuan definituriko arkitektura estiloan oinarrituriko segurtasun kasu modularrak automatikoki eta gradualki sortzeko

Achieving non-intrusive interoperability between models for involving users in modeling tasks

[EN] Model-Driven Development (MDD) promotes models as the cornerstone in the software development process, thereby displacing source code as the development process's main feature. Although this model-centric schema claims advantages over traditional software development (e.g., the code could be automatically generated from the models), it does not have the level of adoption that has been expected. The literature review reveals a broad agreement in the fact that end-users may develop and adapt systems themselves but the complexity in modeling standards and the lack of modeling skills prevents their active involvement in modeling tasks of existing MDD processes. To overcome this, end-users should be provided with different modeling languages that use concepts, which fit their particular skills, context and needs. This challenge is the main goal of this thesis, which is addressed by combining the End-user Development and the Model-Driven Development fields. This work starts with the involvement of end-users into the modeling tasks using a tool-supported visual modeling language that allows end-users to select and customize system features of pervasive systems using closer concepts for them. Afterwards, this thesis shows the necessity of enriching existing MDD processes for supporting the development of a new generation of software systems (e.g., smart health) that require expertise in a variety of domains. Consequently, different types of users (e.g., scientists, engineers and end-users) must actively participate in the description of model fragments that depend on their expertise using a different modeling language. Thus, users are able to collaborate to obtain a unified system description. At this point, it becomes necessary to provide mechanisms that transforms models fragments from one modeling language to another, delimits which model fragments are described by a different user, and integrates those model fragments. To provide this, the presented approach encompasses variability management in a novel way to enable collaborative modeling by supporting both the selection of model fragments of the system that may be described using a different modeling language, and the integration of those model fragments once they are described. Furthermore, interoperability mechanisms bridge two different modeling languages in a non-intrusive way with the structure of models by transforming the description of gaps. Thus, our proposal could enrich models of existing MDD processes with model fragments that have been described using a different modeling language, which could make users feel confident to adopt models for describing domain-specific content and could help to adopt MDD processes. The proposal has been validated in three case studies from different levels of complexity and domains: smart home systems, web information systems, and biomechanical protocols. The results have proven the applicability and feasibility of our approach to actively involve different types of users (end- users with software professionals, domain experts with software development experts, and doctors with biomedical engineers, respectively) in model descriptions of existing MDD processes using a different modeling language.[ES] En el Desarrollo de Software Dirigido por Modelos (DSDM) los modelos son la piedra angular del proceso de desarrollo de software, desplazando así al código fuente como artefacto principal. Aunque este enfoque centrado en modelos ofrece ventajas sobre el desarrollo de software tradicional (por ejemplo, la generación de código de forma automática a partir de los modelos) no tiene el nivel de adopción esperado. La literatura científica revela un amplio acuerdo en el hecho de que los usuarios finales puedan ellos mismos desarrollar y adaptar los sistemas pero la complejidad de los estándares de modelado y la carencia de habilidades de modelado impide su participación activa en procesos DSDM existentes. Para lograrlo, los usuarios finales deben disponer de lenguajes de modelado diferentes con conceptos adaptados a sus habilidades, contexto y necesidades. Este desafío es el objetivo principal de esta tesis que se aborda combinando las ideas del desarrollo orientado al usuario final y el DSDM. Este trabajo comienza involucrando usuarios finales en tareas de modelado con una herramienta que les proporciona un lenguaje de modelado visual para seleccionar y personalizar características de un sistema pervasivo utilizando conceptos familiares para ellos. Después, esta tesis motiva la necesidad de enriquecer procesos de DSDM existentes para soportar el desarrollo de una nueva generación de sistemas software (por ejemplo, salud inteligente) que requieren conocimientos especializados en una variedad de dominios. Consecuentemente, diferentes tipos de usuarios (por ejemplo, científicos, ingenieros y usuarios finales) deben participar activamente en la descripción de fragmentos de modelos que dependen de su experiencia utilizando un lenguaje de modelado diferente. De este modo, los usuarios pueden colaborar para obtener una descripción del sistema unificada. En este punto, es necesario proporcionar mecanismos que transformen e integren los fragmentos de un lenguaje de modelado a otro y delimiten qué fragmentos se describen por un usuario diferente. Para proporcionar esto, la propuesta presentada utiliza la gestión de variabilidad de forma novedosa para permitir modelado colaborativo seleccionando fragmentos de un modelo del sistema que pueden ser descritos utilizando un lenguaje de modelado diferente y, la integración de esos fragmentos una vez que hayan sido descritos. Además, la propuesta utiliza mecanismos de interoperabilidad para conectar dos lenguajes de modelado diferentes transformando la descripción de los fragmentos de una manera no invasiva con su estructura. Por tanto, nuestra propuesta puede enriquecer los modelos de procesos DSDM existentes con fragmentos de modelos que han sido descritos con un lenguaje diferente y esto, podría hacer que los usuarios se sientan seguros al adoptar modelos para describir contenido de dominio específico y podría ayudar a adoptar procesos DSDM. La propuesta ha sido validada en tres casos de estudio con diferentes niveles de complejidad y dominios: sistemas para el hogar inteligente, sistemas de información web y protocolos biomecánicos. Los resultados han demostrado la aplicabilidad y viabilidad de nuestra propuesta para involucrar diferentes tipos de usuarios (usuarios finales con profesionales de software, expertos en el dominio con expertos en desarrollo de software y, médicos con ingenieros biomédicos, respectivamente) en descripciones de modelos de procesos DSDM existentes utilizando un lenguaje de modelado diferente.[CA] En el Desenvolupament de Programari Dirigit per Models (DPDM) els models són la pedra angular del procés de desenvolupament de programari, desplaçant així al codi font com a artefacte principal. Encara que aquest enfocament centrat en models ofereix avantatges sobre el desenvolupament de programari tradicional (per exemple, la generació de codi de forma automàtica a partir dels models) no té el nivell d'adopció esperat. La literatura científica revela un ampli acord en el fet que els usuaris finals puguen ells mateixos desenvolupar i adaptar els sistemes però la complexitat dels estàndards de modelatge i la falta d'habilitats de modelatge impedeix la seua participació activa en processos DPDM existents. Per a aconseguir-ho, els usuaris finals han de disposar de llenguatges de modelatge diferents amb conceptes adaptats a les seues habilitats, context i necessitats. Aquest desafiament és l'objectiu principal d'aquesta tesi que s'aborda combinant les idees del desenvolupament orientat a l'usuari final i el DPDM. Aquest treball comença involucrant usuaris finals en tasques de modelatge amb una eina que els proporciona un llenguatge de modelatge visual que permet als usuaris finals seleccionar i personalitzar característiques d'un sistema pervasiu utilitzant conceptes familiars per a ells. Després, aquesta tesi motiva la necessitat d'enriquir processos de DPDM existents per a suportar el desenvolupament d'una nova generació de sistemes programari (per exemple, salut intel¿ligent) que requereixen coneixements especialitzats en una varietat de dominis. Conseqüentment, diferents tipus d'usuaris (per exemple, científics, enginyers i usuaris finals) han de participar activament en la descripció de fragments de models que depenen de la seua experiència utilitzant un llenguatge de modelatge diferent. D'aquesta manera, els usuaris poden col¿laborar per a obtenir una descripció del sistema unificada. En aquest punt, és necessari proporcionar mecanismes que transformen i integren els fragments d'un llenguatge de modelatge a un altre i delimiten quins fragments es descriuen per un usuari diferent. Per a proporcionar açò, la proposta presentada utilitza la gestió de variabilitat de forma nova per a permetre modelatge col.laboratiu seleccionant fragments d'un model del sistema que poden ser descrits utilitzant un llenguatge de modelatge diferent i, la integració d'aqueixos fragments una vegada que hagen sigut descrits. A més, la proposta utilitza mecanismes d'interoperabilitat per a connectar dos llenguatges de modelatge diferents transformant la descripció dels fragments d'una manera no invasiva amb la seua estructura. Per tant, la nostra proposta pot enriquir els models de processos DPDM existents amb fragments de models que han sigut descrits amb un llenguatge diferent i açò, podria fer que els usuaris se senten segurs en adoptar models per a descriure contingut de domini específic i podria ajudar a adoptar processos DPDM. La proposta ha sigut validada en tres casos d'estudi amb diferents nivells de complexitat i dominis: sistemes per a la llar intel¿ligent, sistemes d'informació web i protocols biomecànics. Els resultats han demostrat l'aplicabilitat i viabilitat de la nostra proposta per a involucrar diferents tipus d'usuaris (usuaris finals amb professionals de programari, experts en el domini amb experts en desenvolupament de programari i, metges amb enginyers biomèdics, respectivament) en descripcions de models de processos DPDM existents utilitzant un llenguatge de modelatge diferent.Pérez Pérez, MF. (2015). Achieving non-intrusive interoperability between models for involving users in modeling tasks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58429TESI

Consistent View-Based Management of Variability in Space and Time

Developing variable systems faces many challenges. Dependencies between interrelated artifacts within a product variant, such as code or diagrams, across product variants and across their revisions quickly lead to inconsistencies during evolution. This work provides a unification of common concepts and operations for variability management, identifies variability-related inconsistencies and presents an approach for view-based consistency preservation of variable systems

Evolution, testing and configuration of variability intensive systems

Tesis descargada desde ResearchGateOne of the key characteristics of software is its ability to be adapted and configured to different scenarios. Recently, software variability has been studied as a first-class concept in different domains ranging from software product lines to pervasive systems. Variability is the ability of a software product to vary depending on different circumstances. Variability intensive systems are those software products where variability management is a core engineering activity. The varying parts of those systems are commonly modeled by us- ing different variability model flavors, being feature modeling one of the most common ones. Feature models were first introduced by Kang et al. back in 1990 and are a compact representation of a set of configurations in a variability intensive system. The large number of configurations that a feature model can encode makes the manual analysis of feature models an error prone and costly task. Then, computer-aided mechanisms appeared as a solution to extract useful information from feature models. This process of extracting information from feature models is known as ¿Automated Analysis of Feature models¿ that has been one of the main areas of research in the last years where more than thirty analysis operations have been proposed.Premio Extraordinario de Doctorado U