Lego Librarian: Book Sorter

Manual book sorting is time consuming and laborious. Traditionally, human librarians have to get the books from the circulation desk to be sorted and carry the books around to the right locations and putting it on the right shelf. It is prone to misplacement of books in the library. It is quite difficult and seems impractical to return the books back to the original locations daily. To overcome this problem, a book sorting robot known as Book Sorter, a small scaled prototype has been proposed as a simulation of an efficient method to ease the daunting task of librarians in the manual organisation of books. It is also proposed to provide a better allocation of resources of a library. Book Sorter is built as a robot that compliments another robot in LEGO Librarian called Book Carrier. LEGO Librarian is an automated system that is used for organising books on the shelf at the library. The scope of study for this project involves the current system used in the UTP library as well as the robotics application in the librarian system that covers some chapters of study. The activity diagram describes the overall process flow of the system and the development methodology used in this project is throwaway prototyping.. Several interview, survey, field test and acceptance testing were conducted and briefly discussed in Chapter 4. This project is expected to have vast potential to provide a view in real life especially in its capability to alleviate the intensive labours and efforts (time) in sorting the books automatically onto the right shelves

Process Modeling for Simulation

This paper discusses shortfalls in relation to the requirements gathering phases of simulation. While many developments have taken place around supporting the model coding task of simulation, there are few tools available to assist in the requirements gathering phase. This is surprising as it has been reported by several researchers that the requirements phase can absorb twice as much resources as the coding phase. There are numerous process modeling tools available (over 100) that can and have been used to support the requirements phase of simulation. This paper provides a selective review of some of the most important in relation to simulation. A conclusion from this review is that none of the tools available adequately supports the requirements gathering phase of simulation. It is proposed that a process modeling tool be developed specifically to support simulation requirements gathering. The design objectives in the development of the tool are: (1) it should be capable of capturing a detailed description of a discrete event system; (2) it should have a low modeling burden and therefore be capable of being used by non-specialists; (3) it should present modeling information at a high semantic level so that manufacturing personnel can rationalize with it; (4) it should have good visualization capabilities; (5) it should support project teamwork. Based on these design objectives a proposed simulation process modeling tool called simulation activity diagrams (SAD) is presented

Towards an Open Set of Real-World Benchmarks for Model Queries and Transformations

International audienceWith the growing size and complexity of systems under design, industry needs a generation of Model-Driven Engineering (MDE) tools, especially model query and transformation, with the proven capability to handle large-scale scenarios. While researchers are proposing several technical solutions in this sense, the community lacks a set of shared scalability benchmarks, that would simplify quantitative assessment of advancements and enable cross-evaluation of different proposals. Benchmarks in previous work have been synthesized to stress specific features of model management, lacking both generality and industrial validity. In this paper, we initiate an effort to define a set of shared benchmarks, gathering queries and transformations from real-world MDE case studies. We make these case available to community evaluation via a public MDE benchmark repository

Graph-based software specification and verification

The (in)correct functioning of many software systems heavily influences how\ud we qualify our daily lives. Software companies as well as academic computer\ud science research groups spend much effort on applying and developing techniques for improving the correctness of software systems. In this dissertation\ud we focus on using and developing graph-based techniques to specify and verify\ud the behaviour of software systems in general, and object-oriented systems more\ud specifically. We elaborate on two ways to improve the correctness (and thereby\ud the quality) of such systems.\ud Firstly, we investigate the potential of using the graph transformation tech-\ud nique to formally specify the dynamic semantics of (object-oriented) program-\ud ming languages. Those semantics are typically specified in natural language.\ud Such specifications are often hard to understand or even ambiguous. We show\ud how the graph transformation framework provides formal and intuitive means\ud for their specification.\ud Secondly, we develop techniques to verify systems of which the behaviour is\ud specified as graph production systems. For the verification of such systems, we\ud introduce an algorithm that combines a well-known on-the-\ud y model checking\ud algorithm with ideas from bounded model checking. One of the main prob-\ud lems of model checking is the state-explosion problem. This problem is often\ud tackled using partial order reduction techniques. Unfortunately, many such\ud techniques are based on assumptions that do not hold for graph production sys-\ud tems. Therefore, we develop a new dynamic partial order reduction algorithm\ud based on selecting so-called probe sets and prove its correctness.\ud Most of the techniques developed in this dissertation have been implemented\ud in the graph transformation tool GROOVE

Formal verification techniques for model transformations: A tridimensional classification

In Model Driven Engineering (Mde), models are first-class citizens, and model transformation is Mde's "heart and soul". Since model transformations are executed for a family of (conforming) models, their validity becomes a crucial issue. This paper proposes to explore the question of the formal verification of model transformation properties through a tridimensional approach: the transformation involved, the properties of interest addressed, and the formal verification techniques used to establish the properties. This work is intended for a double audience. For newcomers, it provides a tutorial introduction to the field of formal verification of model transformations. For readers more familiar with formal methods and model transformations, it proposes a literature review (although not systematic) of the contributions of the field. Overall, this work allows to better understand the evolution, trends and current practice in the domain of model transformation verification. This work opens an interesting research line for building an engineering of model transformation verification guided by the notion of model transformation intent

Destocking, the bullwhip effect, and the credit crisis : empirical modeling of supply chain dynamics

In this paper we analyze the strong sales dip observed in the manufacturing industry at the end of 2008, following the bankruptcy of Lehman Brothers and the subsequent collapse of the financial world. We suggest that firms’ desire to retain liquidity during these times prompted a reaction characterized by the reduction of working capital, which materialized as a synchronized reduction in target inventory levels across industries. We hypothesize that such a reaction effectively acted as an endogenous shock to supply chains, ultimately resulting in the demand dynamics observed. To test this proposition we develop a system dynamics model that explicitly takes into account structural, operational, and behavioral parameters of supply chains aggregated at an echelon level. We calibrate the model for use in 4 different business units of a major chemical company in the Netherlands, all situated 4 to 5 levels upstream from consumer demands in their respective supply chains. We show that the model gives both a very good historical fit and a prediction of the sales developments during the period following the Lehman collapse. We test the model’s robustness to behavioral parameter estimation errors through sensitivity analysis, and provide a comparison with experimental studies based on the ‘beer game’. We observe that the empirical data is aligned with experimental observations regarding the underestimation of the supply pipeline

Automated Coevolution of Source Code and Software Architecture Models

Zur Entwicklung komplexer Softwaresysteme, werden neben dem Quelltext zusätzliche Artefakte, wie beispielsweise Architekturmodelle, verwendet. Wenn die verwendeten Architekturmodelle während der Entwicklung und Evolution eines Softwaresystems konsistent mit dem Quelltext sind, können Softwarearchitekten und Softwareentwickler bei der Entwicklung der Systeme besser unterstützt werden. Architekturmodelle, die auf dem aktuellem Stand sind, vereinfachen Entwicklungs- und Evolutionssaufgaben, da einfacher beantwortet werden kann wie und wo neue Funktionen implementiert werden sollen. Außerdem ist es möglich, modellbasierte Analysen mit Hilfe der Softwarearchitekturmodelle vorzunehmen. Beispielsweise können mit dem Palladio Komponentenmodell (PCM) Performanzvorhersagen durchgeführt werden, wenn ein Architekturmodell des Softwaresystems vorhanden ist und dieses Verhaltensspezifikationen beinhaltet. Wenn Architekturmodelle bei der Softwareentwicklung und Softwareevolution verwendet werden, können die beiden bekannten Probleme Architekturdrift und Architekturverletzung auftreten. Diese Probleme treten für gewöhnlich auf, wenn bei voranschreitender Entwicklung des Quelltextes die Architektur nicht konsistent zu diesem gehalten wird. Dies führt zu veralteten und schlussendlich nutzlosen Architekturmodellen. Viele existierende Ansätze, zur Vermeidung dieser Probleme, zielen darauf ab, Quelltext und UML-Klassendiagramme konsistent zu halten, oder sie zielen darauf ab, Architekturinformationen in den Quelltext einzubetten. In letzterem Fall wird die Notwendigkeit, die Architektur konsistent mit dem Quelltext zu halten, umgangen, da die Architektur integraler Bestandteil des Quelltextes ist. In der vorliegenden Dissertation beschreiben wir einen neuen Ansatz, um komponentenbasierte Architekturmodelle, welche sich auf einer hohen Abstraktionsebene befinden, konsistent mit dem Quelltext zu halten. Wir beschreiben, wie Instanzen des PCMs konsistent mit Java-Quelltext gehalten werden können. Um Konsistenz zu erreichen, werden Architekturelemente erzeugt, gelöscht oder geändert, sobald ihre entsprechende Quelltextelemente geändert wurden, und umgekehrt. Für die Umsetzung der Konsistenzerhaltung stellen wir einen änderungsgetriebenen Ansatz vor. Dieser verwendet benutzerdefinierte, änderungsgetriebene Abbildungsregeln, um die Konsistenz zwischen den beteiligten Modellen sicherzustellen. In dieser Dissertation stellen wir vier konkrete Mengen von Abbildungsregeln zwischen Architekturmodellen und Quelltext vor. Diese haben wir in einer prototypischen Implementierung des Ansatzes umgesetzt. Wir stellen außerdem einen Mechanismus vor, der mit den Benutzern des Konsistenzerhaltungsansatzes interagiert, wenn die Konsistenz nicht automatisch erhalten werden kann, sondern die Benutzer zuerst ihre Intention, die sie mit einer bestimmten Änderung verfolgen, dem Ansatz mitteilen müssen. In diesem Fall müssen die Benutzer das genaue Vorgehen für die Konsistenzerhaltung spezifizieren. Da der vorgestellte Ansatz änderungsgetrieben funktioniert, ist es notwendig, dass wir alle Änderungen in den beteiligten Architektur- und Quelltexteditoren aufzeichnen können. Um es Benutzern zu erlauben, vorhandene Editoren, mit denen sie sich auskennen, wiederverwenden zu können, haben wir Beobachter für diese Editoren implementiert. Diese Beobachter zeichnen alle Änderungen an einem Modell auf und informieren unseren Ansatz über jede durchgeführte Änderung. Der in dieser Dissertation vorgestellte Ansatz erlaubt es auch, verhaltensbeschreibende Architekturmodelle konsistent mit dem Quelltext zu halten. Um dies zu erreichen, haben wir einen Ansatz implementiert, der es ermöglicht, Service Effect Specifications des PCMs inkrementell aus Methoden zu erstellen, nachdem diese geändert wurden. Die Service Effect Specifications werden innerhalb des PCMs genutzt, um das Verhalten einer Komponente zu spezifizieren. Um bereits bestehende Architekturmodelle und bestehenden Quelltext innerhalb unseres Ansatzes verwenden zu können, stellen wir je eine Integrationsstrategie für die Architektur und den Quelltext vor. Um bestehende Architekturmodelle zu integrieren, simulieren wir deren Erstellung. Während dieses Erstellvorgangs zeichnen wir die Änderungen auf, die nötig sind, um das Architekturmodell zu erstellen. Diese Änderungen werden als Eingabe für den Konsistenzerhaltungsprozess verwendet, um daraus den entsprechenden Quelltext zu erzeugen. Um vorhandenen Quelltext einzubinden, stellen wir einen Ansatz vor, der auf Architekturrekonstruktionsverfahren basiert, d.h., zuerst wird die Architektur eines bestehenden Softwaresystems rekonstruiert. Die erstellte Architektur wird anschließend zusammen mit dem bestehenden Quelltext in unseren Coevolutionsansatz integriert. Oftmals ist bestehender Quelltext jedoch nicht so aufgebaut, wie es die Abbildungsregeln vorschreiben. Innerhalb der Integrationsstrategie für Quelltext stellen wir deshalb einen Ansatz vor, der in der Lage ist, solche Quelltexte dennoch zu integrieren. Dieser Ansatz ermöglicht es, nicht nur diese Art von Quelltext zu integrieren, sondern diesen auch mit speziell definierten Abbildungsregeln automatisch konsistent zu halten. Wir haben unseren Ansatz in verschiedenen Fallstudien evaluiert. Dabei haben wir zunächst gezeigt, dass es möglich ist vorhandene Architekturmodelle zu integrieren, indem ihr Aufbau simuliert wird. In der durchgeführten Fallstudie ist es mit unserem Ansatz und den vorgestellten Abbildungsregeln möglich, zwischen 98% und 100% der unterstützten Elemente zu integrieren. Als nächstes haben wir gezeigt, dass unser Ansatz in der Lage ist, existierenden Quelltext zu integrieren und Änderungen am integrierten Quelltext konsistent mit der Architektur zu halten. Für diese Fallstudie haben wir zunächst den Quelltext von vier quelloffenen Projekten in den Ansatz integriert. Als nächstes haben wir gezeigt, dass es möglich ist, Änderungen am Quelltext konsistent mit der Architektur zu halten. Dazu haben wir eine alte Version des Quelltextes integriert und Änderungen die zwischen einer alten und neueren Version durchgeführt wurden, aus einem Versionskontrollsystem extrahiert und erneut auf den Quelltext angewendet. Im Rahmen dieser Evaluation haben wir auch gezeigt, dass es möglich ist Änderungen, die innerhalb von Methoden durchgeführt werden, mit einem Verhaltensmodell konsistent zu halten. Wir haben außerdem eine Evaluation der Leistungsfähigkeit unseres Ansatzes durchgeführt und gezeigt, dass unser Ansatz in den meisten Fällen in der Lage ist, die Architektur in einer Zeit zwischen einer und fünf Sekunden konsistent zu halten, nachdem eine Änderung am Quelltext durchgeführt wurde. Als letztes haben wir gezeigt, dass es möglich ist, coevolvierte Modelle für die Performanzvorhersage zu verwenden. Dazu haben wir zuerst die Modelle in einem Parametrisierungsschritt mit den nötigen Ressourcenverbräuchen angereichert. Als nächstes konnten wir die Performanzvorhersage durchführen. In unserer Fallstudie zeigte sich, dass der Vorhersagefehler für die Antwortzeit eines Systems bei ca. 10% liegt, und damit die coevolvierten Modelle für die Abschätzung der Performanz eines realen Systems verwendet werden können