Deep multi-style, multi-pattern modeling with DOCL

Lange, Arne

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URN:	urn:nbn:de:bsz:180-madoc-669872
Dokumenttyp:	Dissertation
Erscheinungsjahr:	2023
Ort der Veröffentlichung:	Mannheim
Hochschule:	Universität Mannheim
Gutachter:	Atkinson, Colin
Datum der mündl. Prüfung:	15 März 2024
Sprache der Veröffentlichung:	Englisch
Einrichtung:	Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Software Engineering (Atkinson 2003-)
Fachgebiet:	004 Informatik
Freie Schlagwörter (Englisch):	multi-level modeling , DOCL , styles , patterns
Abstract:	Since the standardization of the UML in the 1990s, object-oriented modeling has assumed growing importance, not only for information systemsdevelopment and software engineering but also for wider conceptual mod- eling and ontology applications. The core challenge when modeling is to create models that are sufficiently abstract to leave out detail that is superfluous to the modeling goal, but sufficiently precise to avoid ambiguity about the properties of the domain. For this reason, graphical notations like the UML, which excel in the former, are usually complemented by textual “constraint” languages, such as the OCL, which excel in the latter. While such language partnerships have been, and still are, used with great success to describe system architectures and designs, they have proven less successful at supporting more challenging applications that require greater flexibility and adaptability without sacrificing abstraction and precision. Examples include domain-specific language design and usage, models that capture complete system life cycles from inception to operation, and ontologi- cally grounded models that have a sound conceptual foundation. Such applications usually require models to go beyond the traditional “two-level” types/instance dichotomy underpinning the UML/OCL partnership and al- low model elements to have classifications relationships over three or more levels. However, while there has been significant research into making the graphical component of the aforementioned language partnerships multi- level adjuvant, their constraint language partners have been left behind. This thesis addresses this problem by presenting a multi-level adjuvant version of OCL to partner with an existing, multi-level-adjuvant dialect of the UML class diagram notation (LML). By adding features to facilitate ontological and linguistic reflection and make constraints multi-level aware, the language supports much more flexible approaches to multi-level modeling, whilst still retaining the precision and model soundness provided by OCL. This is achieved through the notion of multi-level modeling styles and patterns. After presenting DOCL, and showing how it can be used to define a range of flexible deep modeling styles and patterns, the thesis shows the advantage of the developed technology in four, benchmark multi-level modeling challenges.
Übersetzung des Abstracts:	Seit der Standardisierung der UML in den 1990er Jahren hat die objektorientierte Modellierung, nicht nur für Informationssysteme und Softwaretechnik, sondern auch für breitere Anwendungen in der Konzeptmodellierung und Ontologie, an Bedeutung gewonnen. Deren Hauptziel besteht darin, Modelle zu schaffen, die abstrakt genug sind, um unnötige Details zu vermeiden, aber gleichzeitig präzise genug, um Missverständnisse über die Eigenschaften des betrachteten Objekts auszuschließen. Sprachen mit grafischer Notationen, wie UML, sind in der Abstraktion stark, während textuelle "Constraint"-Sprachen, wie OCL, die Präzision der Modelle erhöhen. Obwohl diese Sprachpartnerschaften erfolgreich bei der Beschreibung von Systemarchitekturen und -designs eingesetzt wurden, stoßen sie an ihre Grenzen, wenn es um anspruchsvollere Anwendungen geht, die größere Flexibilität und Anpassungsfähigkeit erfordern, ohne Abstraktion und Präzision zu opfern. Solche Anwendungen erfordern Modelle, die über die übliche 2-Level Verteilung von Typ-Objekt hinausgehen. Diese Mo- delle beherbergen Konzepte die über 3 oder mehr Level instanziiert (Tiefe Charakterisierung) werden können. Das bisherige Forschungsziel bestand darin, das Multi-Level Paradigma in der grafischen Notation umzusetzen, jedoch ist die verbundene Constraintsprache nicht im Fokus der Entwick- lung. Diese Arbeit adressiert dieses Problem, indem sie einen tiefen Dialekt von OCL präsentiert, die mit einer tiefen Modellierungssprache zusammenarbeitet. Dieser Dialekt unterstützt flexible tiefe Modellierungsansätze, ohne die Präzision und Modellstimmigkeit zu beeinträchtigen. Die Arbeit zeigt die Vorteile dieser Technologie anhand von vier Benchmark Challenges zur tiefen Modellierung. (Deutsch)