Автореферат (Методология и инструментарий предметно-ориентированного моделирования), страница 2

При этом исследования в области DSM концентрируются, главным образом, нагенерации кода по моделям (см., например, исследования J. P. Tolvanen и S. Kelly сколлегами). Возможности применения DSM другими способами исследованы существенно меньше. В частности, отсутствуют исследования, использующие DSM дляразработки документации.Таким образом, имеется потребность в комплексном исследовании вопросовпрактической применимости DSM в индустриальных проектах и создании единойметодологии.Объектом исследования диссертационной работы являются модели, методы,алгоритмы, языки, технологии и программные средства предметно-ориентированного моделирования, предназначенные для проектирования и анализа алгоритмов ипрограмм.5Целью данной работы является создание методологии для поддержки разработкисложных предметно-ориентированных программных решений на основе визуальныхмоделей.

Для достижения этой цели были сформулированы следующие задачи.1. Исследовать проблемы предметно-ориентированных разработок и выделитьосновные шаги и элементы, нуждающиеся в формализации и поддержке.2. Разработать методологию предметно-ориентированного моделирования,предоставляющую средства для спецификации итоговой поставки DSMпроекта, описывающую дополнительные функциональные компоненты (нереализованные существующими техническими средствами), включающуюсредства для создания процесса разработки и сопровождения DSM-решения,а также для анализа рисков.3. Разработать и проверить на практике методы решения следующих технологических задач:• создание моделей и алгоритмов разработки дополнительных функциональных компонент предметно-ориентированных решений: для работы сбольшими моделями, для обеспечения качества предметно-ориентированных моделей, для слияния (Merge) моделей при работе в Интернете;• алгоритмизация анализа и проектирование DSM-решений для отдельныхклассов ПО;• применение DSM для разработки промышленной документации.4.

Оценить эффективность использования предложенных решений на широкомклассе практических задач.Постановка цели и задач исследования соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.13.11: модели, методы и алгоритмы проектирования и анализа программ и программных систем, их эквивалентных преобразований, верификации и тестирования (пункт 1); cиcтемы управления базами данных и знаний (пункт4); оценка качества, стандартизация и сопровождение программных систем (пункт10).Методология и методы исследования. Методология исследования базируется наидеях и подходах программной инженерии по разработке методов создания ПО. Используются также концепции визуального и предметно-ориентированного моделирования.В работе использовались методы MSF и Scrum, а также стандарт СММ. Для спецификации предметно-ориентированных языков применялось метамоделирование, расширенные графические грамматики и язык XML.

Были использованы методы Ерзабека-Бассета и Feature Diagrams, подход к поиску клонов в ПО (Software Clone Detection), метод и-карт (Mind Maps). Применялись следующие стандарты: UML, BPMN,SDL, Ecore, OCL, ATL, QVT, DocBook. Для реализации предложенных в работе результатов использованы следующие технологии: Microsoft Visio, Eclipse, Microsoft6Modeling SDK, GMF, ARIS, KIELER Eclipse project, Dresden OCL Toolkit, ATL,CloneMiner. Реализация приложений была выполнена с помощью языков программирования C#, Java, JavaScript, Visual Basic, Haxe.Положения, выносимые на защиту.1. Предложена методология предметно-ориентированного моделирования,предназначенная для разработки инструментов анализа и проектированияпрограммного обеспечения на основе визуальных моделей и предоставляющаясредства для спецификации итоговой поставки DSM-проекта, описывающаядополнительныефункциональныекомпоненты,нереализованныесуществующими техническими средствами, включающая средства для созданияпроцесса разработки и сопровождения DSM-решения, а также для анализарисков.2.

Разработан алгоритм слияния двух версий и-карт (Mind Maps) в контекстегрупповой разработки требований к ПО (первичный сбор и анализ требований)средствами Интернет после обрыва и восстановления сетевого соединения.3. Создана модель v2v-трансформаций для автоматизированной разработкидиаграммных сервисов с целью решения проблем навигации и сопровождениябольших моделей.4. Предложен метод контроля качества (корректности) предметно-ориентированных спецификаций, включающий средства для автоматизированногосоздания валидаторов спецификаций на основе OCL-ограничений (ObjectConstraint Language).5.

Предложена модель для проектирования и разработки продуктов семействпрограммно-аппаратных систем, основанных на программных конструкторах иконфигурировании ПО целевых продуктов с помощью компоновки аппаратнойчасти. Модель включает предметно-ориентированный язык THCL (Telecommunication Hardware Configuration Language) и архитектуру технологииграфического проектирования.6. Создан метод FSS (Formal Services Specification), предназначенный для анализаи проектирования программных систем, реализующих электронный доступ кгосударственным и публичным услугам.7. Предложена модель КИТ-решения (Корпоративная ИТ-архитектура),предназначенная для разработки и сопровождения ИТ-архитектур крупныхкомпаний.8. Создан метод DocLine для разработки и сопровождения документации ПО наоснове повторного использования.

Предложен предметно-ориентированныйязык DRL/GR (Documentation Reuse Language/Graphical Representation) дляпроектирования документации линеек программных продуктов.Создан7алгоритм обнаружения повторов и рефакторинга документов на основе техникипоиска клонов в ПО.Научная новизна представленных результатов заключается в следующем.1. Мет одология предмет но-ориент ированного моделирования. Новым являетсякомплексный системный подход к разработке предметно-ориентированных решений, отличающийся от неформальных (исследования J. P.

Tolvanenи S. Kelly) и энциклопедических подходов (K. Czarnecki и U. Eisenecker), и в тоже время не превращающийся в руководство по использованию конкретной технологии (подходы Eclipse Modeling Project и Microsoft Modeling SDK). Такженовым является обобщение и перенос DSM на различные предметные области,что отсутствует в других концептуальных подходах.2. Новый алгорит м слияния нескольких версий и-карт отличается от существующих (3DM, So6, DeltaXML и др.) неравнозначностью локальной и сервернойверсий, возможностью пользовательского разрешения конфликтов, а также генерацией итоговой версии по текущей серверной, а не исходной, версии.

Представляет новизну предложенный подход к идентификации (matching) элементовв сливаемых версиях, которые имеют общее происхождение. Существующиеподходы (3DM, работа P. Shvaiko с коллегами и др.) производят идентификациюв произвольной ситуации, то есть, фактически, решают другую задачу.3.

Предлож енная модель v2v-т рансформаций отличается от существующих применением трансформаций к представлениям моделей, а не к моделям, как этопринято традиционно. Подобные исследования отсутствуют. Предложенная модель отличается от алгоритмов раскладки графов и моделей (см., например, систему Graphviz или технологию KIELLER) тем, что способна изменять составвыборки из модели, в то время как существующие алгоритмы манипулируютлишь фиксированными выборками. Также новой является технология разработки средств работы с большими моделями, автоматизирующая создание целевых навигационных сервисов, в то время как в других работах (B.

Berenbaсh,Д. Бабурин с коллегами и др.) предлагаются лишь частные решения.4. Мет од конт роля качест ва (коррект ност и) предмет но-ориент ированных спецификаций отличается решением задачи обеспечения корректности большихпредметно-ориентированных моделей. Существующие подходы (B. Berenbach,F. Weil и др.) рассматривали большие модели, но только для фиксированныхязыков моделирования.

Имеются методы верификации/валидации предметноориентированных моделей (см. работы F. Zalila с коллегами, B. Combemale сколлегами и др.), но они не применимы для работы с большим индустриальнымимоделям. Новой является идея контроля корректности не только самих моделей,но и их представлений (диаграмм, расположения элементов модели в папках репозитория и пр.).85. Модель средст в разработ ки семейст в программно-аппарат ных сист ем. Новойявляется идея автоматической конфигурирования и сборки ПО продуктов линейки программно-аппаратных систем на основе спецификации аппаратной части, задаваемой с помощью визуальных моделей.

Такой класс задач в контекстелинеек продуктов до сих пор не рассматривался.6. Модель КИТ-решения. Новым является рассмотрение проектов по разработкесредств управления корпоративными ИТ-архитектурами как ИТ-проектов. Существующие методы разработки ПО (RUP, CMMI, Scrum, MSF и др.) не рассматривают разработку таких проектов, стандарты разработки архитектурыпредприятия (TOGAF, GERAM, FEA и др.) не применяют методы программнойинженерии к таким проектам.

Новым также является использование для спецификации результатов таких проектов формальной модели ИТ-решения (методMSF).7. Мет од FSS. Новизна метода заключается в дополнении модели бизнес-процессов (BPMN) моделью документации, описывающей иерархию документов на основе Feature Modeling. Подобные расширения BPMN отсутствуют в литературе.Также новой является идея метафор Web-визуализации. Ближайшим аналогомтаких метафор являются результаты исследовательской области Model-Based Interface Development (разработка типовых экранные форм, автоматически генерируемых, например, по схеме базы данных); однако данные результаты не распространялись на сферу разработки ПО для электронных и публичных услуг.8. Мет од DocLine, язык DRL/GR, алгорит м поиска повт ора и рефакт оринга документ ации.

Новизна DocLine заключается в интеграции планового повторногоиспользования в процесс разработки документации ПО, что отсутствует у существующих подходов (DocBook, DITA и др.). Новизна языка DRL/GR заключается в объединении доменного анализа и конфигурирования обобщённой модели семейства при создании документации для конкретного продукта на основеDSM (это отсутствует в подходах K.

Czarnecki и U. Eisenecker, J. Green-field иK. Short и др.). Предложенный язык является адаптацией Feature Diagrams, которые до этого использовались только для доменного анализа и не применялисьдля разработки документации. Новизна алгоритма поиска повторов и рефакторинга заключается в применении метода поиска клонов в программном обеспечении (Software Clone Detection) к задаче поиска повторов в XML-документах ииспользовании полученных результатов для рефакторинга документации. Единственным аналогом являются работы A.

Wingkvist и коллег, которые, однако, нереструктурируют документы на основе найденных клонов.Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результатыобобщают достижения предметно-ориентированного моделирования: определяютсятакие понятия как DSM-решение, методика, платформа, вводится модель разработки9DSM-решения и модель рисков.