Entwicklungsmethoden für analysierbare ausführbare DSMLs

Das Projekt LEA-xDSML (Entwicklungsmethoden für analysierbare ausführbare domänen- spezifische Modellierungssprachen) befasst sich mit der Thematik der modell-getriebenen Entwicklung, auch bekannt als Model-Driven Engineering (MDE). MDE forciert den Einsatz domänenspezifischer Modellierungssprachen (DSML), um die Komplexität, die mit der Ent- wicklung komplexer und softwareintensiver Systeme einhergeht, beherrschbar zu machen. Solche Systeme finden sich unter anderem in der Automatisierungstechnik, der Produktions- industrie und der Automobilindustrie. DSMLs werden verstärkt entwickelt um kontinuierlich Nutzen aus dem domänenspezifi- schen Wissen aller Stakeholder zu ziehen, welche in der Entwicklung komplexer Systeme involviert sind. Durch die Integration ihres domänenspezifischen Knowhows in DSMLs kann die Produktivität im Entwicklungsprozesses und die Qualität des entwickelten Systems signi- fikant verbessert werden. Allerdings ist die Entwicklung von DSMLs selbst eine herausfor- dernde und bedeutende Aufgabe. Dieses Projekt beschäftigt sich mit den Herausforderungen, die mit der Entwicklung aus- führbarer (executable) domänenspezifischer Modellierungssprachen (xDSML) einhergehen. xDSMLs unterstützen die Modellierung und Analyse von komplexem Systemverhalten durch Modellausführungen. Insbesondere streben wir in diesem Projekt nach Lösungen der folgende wissenschaftsrelevanten Herausforderungen bei der Entwicklung von xDSMLs: (i) fehlenden Grundlagen für die Formalisierung von xDSMLs, sodass diese für Modellanalysen verwend- bar sind, (ii) der hohe Aufwand, welcher mit der Entwicklung domänenspezifischer Model- lanalysewerkzeuge verbunden ist, und (iii) der hohe Aufwand, welcher für der Identifizierung von Fehlerquellen in ausführbaren Modellen benötigt wird. Das Ziel des Projektes ist es, ein neuartiges Framework zur Lösung dieser Probleme zu entwickeln. Das Framework bietet (i) eine systematische Methodik zur Formalisierung von xDSMLs, welche zur modellbasierten Analyse von Systemen verwendet werden können, (ii) Automatisierungstechniken für die effiziente Entwicklung von domänenspezifischen Model- lanalysewerkzeugen, sowie (iii) Techniken zur präzisen Identifikation von Fehlerquellen in ausführbaren Modellen. Das Framework wird iterativ entwickelt und evaluiert. Dabei baut die Evaluierung auf drei Hauptsäulen auf: Fallstudien, Experimente mit unseren Studierenden und kollaborative Stu- dien mit internationalen Partnern. Dieses Framework wird zu einer signifikanten Verbesserung heutiger Entwicklungsmetho- den für xDSML führen und damit einerseits die Entwicklungskosten von xDSMLs senken und andererseits die Qualität von mit xDSMLs entwickelten Systemen steigern. Damit wird das Projekt einen wichtigen Eckstein in der modellbasierten Entwicklung komplexer soft- wareintensiver Systemen setzen.

Die Entwicklung von Software-intensiven Systemen stellt noch immer große Herausforderungen dar, wenn es um das Einbeziehen von komplexen Domänenwissen geht. Die Modell-getriebene Softwareentwicklung zielt darauf ab, die Komplexität, die mit der Entwicklung Software-intensiver Systeme einhergeht, durch den Einsatz von Domänen-spezifischen Modellierungssprachen zu reduzieren. Des Weiteren soll die Entwicklung von Systemen durch Domänenexpert*innen ermöglicht werden. Um jedoch das volle Potenzial solcher Sprachen auszuschöpfen zu können, müssen Domänenexpert*innen auch für die späteren Phasen im Softwareentwicklungszyklus unterstützt werden, wie beispielsweise beim Testen und bei der Fehlerbehebung. Im Projekt LEAxDSML erforschen wir die automatisierte Generierung von Analyse-, Test- und Fehlerbehebungsunterstützung für Domänen-spezifische Modellierungssprachen. Das erste Forschungsziel ist die Bereitstellung einer systematischen Sprachentwicklungsmethode, die Konzepte, Techniken und Prozesse umfasst, um Aspekte die sich auf die Analyse von Domänen-spezifischen Modellierungssprachen beziehen, zu identifizieren, zu entwerfen und zu implementieren. Das zweite Forschungsziel ist die Entwicklung von generischen und adaptierbaren Werkzeugen, die das Testen und die Fehlerbehebung für Domänen-spezifische Modellierungssprachen ermöglichen. Das dritte Forschungsziel beschäftigt sich mit Mechanismen zur Fehlerlokalisierung um fehlerhaftes Verhalten auf genau die Softwareelemente zurückzuverfolgen, die den Fehler verursachen. Die erforschten Techniken ermöglichen es, Domänen-spezifische Modellierungssprachen mit geringem Aufwand zu entwickeln und dennoch ein hohes Maß an Werkzeugunterstützung für Analyse, Test, und Fehlerbehebung in verschiedensten Domänen anzubieten.