TY - BOOK A1 - Giese, Holger T1 - Quo vadis, Modellierung? : Antrittsvorlesung 2008-12-11 N2 - Zum Thema "Quo vadis, Modellierung?" hält Prof. Dr. Holger Giese am 11. Dezember 2008 seine Antrittsvorlesung an der Universität Potsdam. Der Wissenschaftler bekleidet eine Professur für Systemanalyse und Modellierung. Es handelt sich um eine gemeinsame Berufung der Universität Potsdam mit dem Hasso-Plattner- Institut für Softwaresystemtechnik an der Universität Potsdam. Seit den Anfängen der Informatik vollzieht sich die Entwicklung von detaillierten, lösungsorientierten und eher technisch geprägten Modellen hin zu solchen, die immer abstrakter und eher an den Problemen beziehungsweise Anwendungsbereichen orientiert sind. Diese ermöglichen es, die Komplexität heutiger Systeme besser zu beherrschen. Der Einsatz führt in einigen Anwendungsbereichen heute schon zu bedeutend höherer Produktivität und Qualität sowie geringeren Entwicklungszeiten. Anderseits hat sich aber auch in anderen Anwendungsgebieten gezeigt, dass die ständige Anpassung der Software an sich ändernde Anforderungen oder Organisationsstrukturen dazu führt, dass in frühen Entwicklungsphasen entstandene Modelle in der Praxis oft sehr schnell nicht mehr mit der Software übereinstimmen. In seiner Antrittsvorlesung will Holger Giese diese Entwicklung Revue passieren lassen und der Frage nachgehen, was dies für die Zukunft der Modellierung bedeutet, mit welchen aktuellen Ansätzen man diesem Problem zu begegnen versucht und welche zukünftigen Entwicklungen für die Modellierung zu erwarten sind. Y1 - 2008 UR - http://info.ub.uni-potsdam.de/multimedia/show_projekt.php?projekt_id=24 PB - Univ.-Bibl. CY - Potsdam ER - TY - JOUR A1 - Giese, Holger A1 - Wagner, Robert T1 - From model transformation to incremental bidirectional model synchronization N2 - The model-driven software development paradigm requires that appropriate model transformations are applicable in different stages of the development process. The transformations have to consistently propagate changes between the different involved models and thus ensure a proper model synchronization. However, most approaches today do not fully support the requirements for model synchronization and focus only on classical one-way batch-oriented transformations. In this paper, we present our approach for an incremental model transformation which supports model synchronization. Our approach employs the visual, formal, and bidirectional transformation technique of triple graph grammars. Using this declarative specification formalism, we focus on the efficient execution of the transformation rules and how to achieve an incremental model transformation for synchronization purposes. We present an evaluation of our approach and demonstrate that due to the speedup for the incremental processing in the average case even larger models can be tackled. Y1 - 2009 UR - http://www.springerlink.com/content/109378 U6 - https://doi.org/10.1007/s10270-008-0089-9 SN - 1619-1366 ER - TY - BOOK A1 - Becker, Basil A1 - Giese, Holger A1 - Neumann, Stefan T1 - Correct dynamic service-oriented architectures : modeling and compositional verification with dynamic collaborations N2 - Service-oriented modeling employs collaborations to capture the coordination of multiple roles in form of service contracts. In case of dynamic collaborations the roles may join and leave the collaboration at runtime and therefore complex structural dynamics can result, which makes it very hard to ensure their correct and safe operation. We present in this paper our approach for modeling and verifying such dynamic collaborations. Modeling is supported using a well-defined subset of UML class diagrams, behavioral rules for the structural dynamics, and UML state machines for the role behavior. To be also able to verify the resulting service-oriented systems, we extended our former results for the automated verification of systems with structural dynamics [7, 8] and developed a compositional reasoning scheme, which enables the reuse of verification results. We outline our approach using the example of autonomous vehicles that use such dynamic collaborations via ad-hoc networking to coordinate and optimize their joint behavior. N2 - Bei der Modellierung Service-orientierter Systeme werden Kollaborationen verwendet, um die Koordination mehrerer Rollen durch Service-Verträge zu beschreiben. Dynamische Kollaborationen erlauben ein Hinzufügen und Entfernen von Rollen zur Kollaboration zur Laufzeit, wodurch eine komplexe strukturelle Dynamik entstehen kann. Die automatische Analyse service-orientierter Systeme wird durch diese erheblich erschwert. In dieser Arbeit stellen wir einen Ansatz zur Modellierung und Verifikation solcher dynamischer Kollaborationen vor. Eine spezielle Untermenge der UML ermöglicht die Modellierung, wobei Klassendiagramme, Verhaltensregeln für die strukturelle Dynamik und UML Zustandsdiagramme für das Verhalten der Rollen verwendet werden. Um die Verifikation der so modellierten service-orientierten Systeme zu ermöglichen, erweiterten wir unsere früheren Ergebnisse zur Verifikation von Systemen mit struktureller Dynamik [7,8] und entwickelten einen kompositionalen Verifikationsansatz. Der entwickelte Verifikationsansatz erlaubt es Ergebnisse wiederzuverwenden. Die entwickelten Techniken werden anhand autonomer Fahrzeuge, die dynamische Kollaborationen über ad-hoc Netzwerke zur Koordination und Optimierung ihres gemeinsamen Verhaltens nutzen, exemplarisch vorgestellt. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 29 Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-30473 SN - 978-3-940793-91-1 ER - TY - BOOK A1 - Giese, Holger A1 - Hildebrandt, Stephan T1 - Efficient model synchronization of large-scale models N2 - Model-driven software development requires techniques to consistently propagate modifications between different related models to realize its full potential. For large-scale models, efficiency is essential in this respect. In this paper, we present an improved model synchronization algorithm based on triple graph grammars that is highly efficient and, therefore, can also synchronize large-scale models sufficiently fast. We can show, that the overall algorithm has optimal complexity if it is dominating the rule matching and further present extensive measurements that show the efficiency of the presented model transformation and synchronization technique. N2 - Die Model-getriebene Softwareentwicklung benötigt Techniken zur Übertragung von Änderungen zwischen verschiedenen zusammenhängenden Modellen, um vollständig nutzbar zu sein. Bei großen Modellen spielt hier die Effizienz eine entscheidende Rolle. In diesem Bericht stellen wir einen verbesserten Modellsynchronisationsalgorithmus vor, der auf Tripel-Graph-Grammatiken basiert. Dieser arbeitet sehr effizient und kann auch sehr große Modelle schnell synchronisieren. Wir können zeigen, dass der Gesamtalgortihmus eine optimale Komplexität aufweist, sofern er die Ausführung dominiert. Die Effizient des Algorithmus' wird durch einige Benchmarkergebnisse belegt. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 28 KW - Model Transformation KW - Model Synchronisation KW - Tripel-Graph-Grammatik KW - Modell-getriebene Softwareentwicklung KW - Model Transformation KW - Model Synchronization KW - Triple Graph Grammars KW - Model-Driven Engineering Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-29281 SN - 978-3-940793-84-3 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - JOUR A1 - Seibel, Andreas A1 - Neumann, Stefan A1 - Giese, Holger T1 - Dynamic hierarchical mega models : comprehensive traceability and its efficient maintenance N2 - In the world of model-driven engineering (MDE) support for traceability and maintenance of traceability information is essential. On the one hand, classical traceability approaches for MDE address this need by supporting automated creation of traceability information on the model element level. On the other hand, global model management approaches manually capture traceability information on the model level. However, there is currently no approach that supports comprehensive traceability, comprising traceability information on both levels, and efficient maintenance of traceability information, which requires a high-degree of automation and scalability. In this article, we present a comprehensive traceability approach that combines classical traceability approaches for MDE and global model management in form of dynamic hierarchical mega models. We further integrate efficient maintenance of traceability information based on top of dynamic hierarchical mega models. The proposed approach is further outlined by using an industrial case study and by presenting an implementation of the concepts in form of a prototype. Y1 - 2010 UR - http://www.springerlink.com/content/109378 U6 - https://doi.org/10.1007/s10270-009-0146-z SN - 1619-1366 ER - TY - BOOK A1 - Giese, Holger A1 - Hildebrandt, Stephan A1 - Lambers, Leen T1 - Toward bridging the gap between formal semantics and implementation of triple graph grammars N2 - The correctness of model transformations is a crucial element for the model-driven engineering of high quality software. A prerequisite to verify model transformations at the level of the model transformation specification is that an unambiguous formal semantics exists and that the employed implementation of the model transformation language adheres to this semantics. However, for existing relational model transformation approaches it is usually not really clear under which constraints particular implementations are really conform to the formal semantics. In this paper, we will bridge this gap for the formal semantics of triple graph grammars (TGG) and an existing efficient implementation. Whereas the formal semantics assumes backtracking and ignores non-determinism, practical implementations do not support backtracking, require rule sets that ensure determinism, and include further optimizations. Therefore, we capture how the considered TGG implementation realizes the transformation by means of operational rules, define required criteria and show conformance to the formal semantics if these criteria are fulfilled. We further outline how static analysis can be employed to guarantee these criteria. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 37 Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-45219 SN - 978-3-86956-078-6 PB - Universitätsverlag Potsdam CY - Potsdam ER - TY - JOUR A1 - Gabrysiak, Gregor A1 - Giese, Holger A1 - Seibel, Andreas T1 - Towards next generation design thinking : scenario-based prototyping for designing complex software systems with multiple users Y1 - 2011 SN - 978-3-642-13756-3 ER - TY - JOUR A1 - Henkler, Stefan A1 - Oberthuer, Simon A1 - Giese, Holger A1 - Seibel, Andreas T1 - Model-driven runtime resource predictions for advanced mechatronic systems with dynamic data structures JF - Computer systems science and engineering N2 - The next generation of advanced mechatronic systems is expected to enhance their functionality and improve their performance by context-dependent behavior. Therefore, these systems require to represent information about their complex environment and changing sets of collaboration partners internally. This requirement is in contrast to the usually assumed static structures of embedded systems. In this paper, we present a model-driven approach which overcomes this situation by supporting dynamic data structures while still guaranteeing that valid worst-case execution times can be derived. It supports a flexible resource manager which avoids to operate with the prohibitive coarse worst-case boundaries but instead supports to run applications in different profiles which guarantee different resource requirements and put unused resources in a profile at other applications' disposal. By supporting the proper estimation of worst case execution time (WCET) and worst case number of iteration (WCNI) at runtime, we can further support to create new profiles, add or remove them at runtime in order to minimize the over-approximation of the resource consumption resulting from the dynamic data structures required for the outlined class of advanced systems. KW - Model-Driven Engineering KW - Safety Critical Systems KW - Dynamic Data Structures KW - Flexible Resource Manager KW - Runtime WCET Analysis Y1 - 2011 SN - 0267-6192 VL - 26 IS - 6 SP - 505 EP - 518 PB - IOP Publ. Ltd. CY - Leicester ER - TY - JOUR A1 - Giese, Holger A1 - Henkler, Stefan A1 - Hirsch, Martin T1 - A multi-paradigm approach supporting the modular execution of reconfigurable hybrid systems JF - Simulation : transactions of the Society for Modeling and Simulation International N2 - Advanced mechatronic systems have to integrate existing technologies from mechanical, electrical and software engineering. They must be able to adapt their structure and behavior at runtime by reconfiguration to react flexibly to changes in the environment. Therefore, a tight integration of structural and behavioral models of the different domains is required. This integration results in complex reconfigurable hybrid systems, the execution logic of which cannot be addressed directly with existing standard modeling, simulation, and code-generation techniques. We present in this paper how our component-based approach for reconfigurable mechatronic systems, MECHATRONIC UML, efficiently handles the complex interplay of discrete behavior and continuous behavior in a modular manner. In addition, its extension to even more flexible reconfiguration cases is presented. KW - code generation KW - hybrid systems KW - reconfigurable systems KW - simulation Y1 - 2011 U6 - https://doi.org/10.1177/0037549710366824 SN - 0037-5497 VL - 87 IS - 9 SP - 775 EP - 808 PB - Sage Publ. CY - London ER - TY - BOOK A1 - Krause, Christian A1 - Giese, Holger T1 - Quantitative modeling and analysis of service-oriented real-time systems using interval probabilistic timed automata N2 - One of the key challenges in service-oriented systems engineering is the prediction and assurance of non-functional properties, such as the reliability and the availability of composite interorganizational services. Such systems are often characterized by a variety of inherent uncertainties, which must be addressed in the modeling and the analysis approach. The different relevant types of uncertainties can be categorized into (1) epistemic uncertainties due to incomplete knowledge and (2) randomization as explicitly used in protocols or as a result of physical processes. In this report, we study a probabilistic timed model which allows us to quantitatively reason about nonfunctional properties for a restricted class of service-oriented real-time systems using formal methods. To properly motivate the choice for the used approach, we devise a requirements catalogue for the modeling and the analysis of probabilistic real-time systems with uncertainties and provide evidence that the uncertainties of type (1) and (2) in the targeted systems have a major impact on the used models and require distinguished analysis approaches. The formal model we use in this report are Interval Probabilistic Timed Automata (IPTA). Based on the outlined requirements, we give evidence that this model provides both enough expressiveness for a realistic and modular specifiation of the targeted class of systems, and suitable formal methods for analyzing properties, such as safety and reliability properties in a quantitative manner. As technical means for the quantitative analysis, we build on probabilistic model checking, specifically on probabilistic time-bounded reachability analysis and computation of expected reachability rewards and costs. To carry out the quantitative analysis using probabilistic model checking, we developed an extension of the Prism tool for modeling and analyzing IPTA. Our extension of Prism introduces a means for modeling probabilistic uncertainty in the form of probability intervals, as required for IPTA. For analyzing IPTA, our Prism extension moreover adds support for probabilistic reachability checking and computation of expected rewards and costs. We discuss the performance of our extended version of Prism and compare the interval-based IPTA approach to models with fixed probabilities. N2 - Eine der wichtigsten Herausforderungen in der Entwicklung von Service-orientierten Systemen ist die Vorhersage und die Zusicherung von nicht-funktionalen Eigenschaften, wie Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit von zusammengesetzten, interorganisationellen Diensten. Diese Systeme sind oft charakterisiert durch eine Vielzahl von inhärenten Unsicherheiten, welche sowohl in der Modellierung als auch in der Analyse eine Rolle spielen. Die verschiedenen relevanten Arten von Unsicherheiten können eingeteilt werden in (1) epistemische Unsicherheiten aufgrund von unvollständigem Wissen und (2) Zufall als Mittel in Protokollen oder als Resultat von physikalischen Prozessen. In diesem Bericht wird ein probabilistisches, Zeit-behaftetes Modell untersucht, welches es ermöglicht quantitative Aussagen über nicht-funktionale Eigenschaften von einer eingeschränkten Klasse von Service-orientierten Echtzeitsystemen mittels formaler Methoden zu treffen. Zur Motivation und Einordnung wird ein Anforderungskatalog für probabilistische Echtzeitsysteme mit Unsicherheiten erstellt und gezeigt, dass die Unsicherheiten vom Typ (1) und (2) in den untersuchten Systemen einen Ein uss auf die Wahl der Modellierungs- und der Analysemethode haben. Als formales Modell werden Interval Probabilistic Timed Automata (IPTA) benutzt. Basierend auf den erarbeiteten Anforderungen wird gezeigt, dass dieses Modell sowohl ausreichende Ausdrucksstärke für eine realistische und modulare Spezifikation als auch geeignete formale Methoden zur Bestimmung von quantitativen Sicherheits- und Zuverlässlichkeitseigenschaften bietet. Als technisches Mittel für die quantitative Analyse wird probabilistisches Model Checking, speziell probabilistische Zeit-beschränkte Erreichbarkeitsanalyse und Bestimmung von Erwartungswerten für Kosten und Vergütungen eingesetzt. Um die quantitative Analyse mittels probabilistischem Model Checking durchzuführen, wird eine Erweiterung des Prism-Werkzeugs zur Modellierung und Analyse von IPTA eingeführt. Die präsentierte Erweiterung von Prism ermöglicht die Modellierung von probabilistischen Unsicherheiten mittelsWahrscheinlichkeitsintervallen, wie sie für IPTA benötigt werden. Zur Verifikation wird probabilistische Erreichbarkeitsanalyse und die Berechnung von Erwartungswerten durch das Werkzeug unterstützt. Es wird die Performanz der Prism-Erweiterung untersucht und der Intervall-basierte IPTA-Ansatz mit Modellen mit festen Wahrscheinlichkeitswerten verglichen. T3 - Technische Berichte des Hasso-Plattner-Instituts für Digital Engineering an der Universität Potsdam - 56 KW - Service-orientierte Systme KW - Echtzeitsysteme KW - Quantitative Analysen KW - Formale Verifikation KW - service-oriented systems KW - real-time systems KW - quantitative analysis KW - formal verification methods Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-57845 SN - 978-3-86956-171-4 PB - Universitätsverlah Potsdam CY - Potsdam ER -