Unterstützung der Software Design Evolution durch Constraint Transformation

Modelltransformationen spielen in modellgetriebener Softwareentwicklung eine zentrale Rolle um Modelle automatisch zu generieren und zu aktualisieren. Traditionelle Ansätze verwenden meist Stapelverarbeitung und nur in spezialisierten Lösungen existieren Notationen für Modelländerungen. Um Transformationen inkrementell durchführen zu können, müssen komplexe Probleme gelöst werden. Beispielsweise der Verlust von manuellen Änderungen an generierten Modellen. Bei bidirektionalen Transformationen wird dieses Problem noch schwieriger. Transformationen generieren Ziel-Modelle aus Quell-Modellen. Bei bidirektionalen Transformationen müssen Änderungen im Quell-Modell in das Ziel-Modell transformiert werden, gleichzeitig müssen auch Änderungen am Ziel-Modell im Quell-Modell abgebildet werden. Das Ergebnis wird dabei durch die Reihenfolge, in der Änderungen bearbeitet werden, beeinflusst (sogenannte race conditions) und manuell hinzugefügte Information geht verloren. Außerdem gibt es Situationen, in denen Ziel-Modelle aufgrund von Unsicherheiten nicht aktualisiert werden können: beispielsweise kann es mehrere korrekte Transformationsergebnisse geben, oder unvollständige Änderungen im Quell-Modell ermöglichen keine vollständige Transformation. Diese Probleme sind bei inkrementeller Transformation besonders kritisch, da es hier zu Änderungen im Quell-Modell kommen kann die zu wenig Information enthalten um passende Änderungen am Ziel-Modell eindeutig ableiten zu können, wodurch Transformationen nicht durchgeführt werden können. In der vorgeschlagenen Arbeit stellen wir die Transformation von Einschränkungen vor. Dabei werden Einschränkungen auf Modelle anstatt der eigentlichen Modelle generiert. Die Neuheit ist, dass Einschränkungen, welche von Quell-Modellen abgeleitet werden, das Ziel-Modell lediglich einschränken und dadurch Probleme wie Informationsverluste verhindern. Einschränkungen können auch Unsicherheiten abbilden und Race Conditions vermeiden. Der Ansatz ergänzt traditionelle Transformationen, welche geeignet sind um Anfangsversionen von Modellen zu generieren. Diese Modelle können anschließend mit Hilfe unseres Ansatzes weiterentwickelt werden. Ziele der Arbeit sind 1) eine Methodik zur inkrementellen Transformation von Einschränkungen von beliebigen Modellen zu erstellen, 2) einen Nachweis der Machbarkeit in Form einer Implementierung zu erbringen und 3) Methodik und Implementierung anhand industrieller Modelle zu evaluieren. Wir werden die Forschungsergebnisse in wichtigen peer-reviewed Journalen oder Konferenzen. Wir ersuchen um die Finanzierung zweier Doktoranden und eines Diplomanden und deren Reisekosten.

Das Entwickeln von Systemen ist heute ohne Softwarewerkzeuge nicht mehr vorstellbar. Ingenieure verwenden sie, um technische Probleme zu erfassen und zu analysieren. Werkzeuge erfassen Lösungen und helfen in der Implementierung und beim Testen. Offensichtlich sind diese Werkzeuge sehr verschieden und Ingenieure verwenden sie für unterschiedliche Zwecke. Damit werden in diesen Werkzeugen auch verschiedenste Arten von Artefakte verwaltet (z. B. Anforderungen, Design oder Code). Und darin liegt eine zentrale Herausforderung. Wie tauschen Ingenieure Artefakte unterschiedlicher Werkzeuge aus (z. B. von einer Anforderungsspezifikation zu einem Entwurf oder von einem Entwurf zum Code)? Die Modelltransformation ist Teil der Antwort auf diese Herausforderung. Bei der modellgetriebenen Softwareentwicklung wird Modelltransformation verwendet, um aus einem beliebigen Quellmodell ein beliebiges Zielmodell zu generieren (z. B. Code aus einem Entwurf). Problematisch ist es jedoch, wenn Ingenieure - wie üblich - die Quell- und Zielmodelle gleichzeitig manipulieren und / oder wenn es mehrere mögliche Interpretationen eines Quellmodells und damit mehrere mögliche Zielmodelle gibt. In diesem Projekt wurde die Constraint-Driven-Modeling-Methode (CDM) entwickelt, bei der die Transformation dazu verwendet wird, Verwendungsregeln für das Zielmodell und nicht das Zielmodell selbst zu generieren. Dabei überschreibt CDM das Zielmodell nicht (vermeidet daher Informationsverlust beim gleichzeitigen Arbeiten) und ist in der Lage alternative Transformationsoptionen zu unterstützen. Dieses Projekt hat CDM erfolgreich entwickelt und ausführlich darüber publiziert. Die Nützlichkeit zeigt dieses Projekt anhand mehrerer Anwendungsdomänen.