There are numerous problems associated with the teaching of Euclidean geometry at secondary schools today. Students do not see the necessity of proving results which have been obtained intuitively. They do not comprehend that the validity of a deduction is independent of the 'truth' of the initial assumptions. They do not realise that they cannot reason from diagrams, because these may be misleading or inaccurate. Most importantly, they do not understand that Euclidean geometry is a particular interpretation of physical space and that there are alternative, equally valid interpretations. A possible means of addressing the above problems is tbe introduction of nonEuclidean geometry at school level. It is imperative to identify those students who have the pre-requisite knowledge and skills. A number of interesting teaching strategies, such as debates, discussions, investigations, and oral and written presentations, can be used to introduce and develop the content matter. / Mathematics Education / M. Sc. (Mathematics)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3725.pdf: 10739075 bytes, checksum: 66873da98206d03f71730ae408582888 (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / Web 2.0 allowed users more interactivity with Web applications. The so-called Rich Internet Applications (RIAs) have transposed the boundaries of simple interfaces built only in Hypertext Markup Language (HTML). Through the adoption of technologies that enable the creation of more advanced interfaces, RIAs resemble the appearance and behavior of desktop applications. On the other hand, the demand for software in Ubiquitous Computing, in which access to applications occurs anywhere, at any time and from different devices, has raised new challenges for Software Engineering. One of these challenges is related to the adaptation of the contents of an application to the numerous devices that can access it in distinct contexts. Given the diversity of devices, access networks, environments and possible contexts, providing applications that meet the peculiarities of each access device, while keeping a consistent appearance and behavior in view of the changes occurring in the surrounding environment, has become a difficult task for software engineers. In applications that use rich interfaces in Web 2.0 for improving the interactivity, this task becomes even more complex due to the need of preserving the interaction aspects that afford users a richer experience with the application. This task can be facilitated using a software process that guides developers in building a ubiquitous application, considering the different contexts involved in its execution. Faced with these challenges, this work proposes a software process, named Model Driven RichUbi, aiming at supporting the development of rich interfaces for ubiquitous applications that adapt themselves when viewed on different types of devices. Based on the Model Driven Development and Domain-Specific Modeling conceptions, in the process are defined activities and artifacts that help in modeling and partial code generation of rich interfaces for different platforms. Besides, dynamic content adapters that refine the produced interface versions are also employed in the process, so that the developed interfaces can adapt to the peculiarities of the access device identified from the interaction context at runtime. The computational support focused on the Rich Interfaces Domain employed in the process is advantageous since it can be reused to simplify the development of adaptive rich interfaces for ubiquitous applications of several fields, which contributes to effort reduction and productivity increasing. / A Web 2.0 permitiu aos usuários maior interatividade com as aplicações Web. As chamadas Aplicações de Internet Ricas (RIAs Rich Internet Applications) transpuseram os limites das interfaces simples construídas apenas em Hypertext Markup Language (HTML). Através da adoção de tecnologias que permitem a criação de interfaces mais avançadas, as RIAs assemelham-se à aparência e comportamento das aplicações desktop. Por outro lado, a demanda por software na Computação Ubíqua, onde o acesso às aplicações ocorre de qualquer lugar, a qualquer hora e a partir de diferentes dispositivos, fez surgir novos desafios para a Engenharia de Software. Um desses desafios está relacionado com a adaptação das aplicações acessadas por diferentes dispositivos em contextos distintos. Dada a diversidade de dispositivos, redes de acesso, ambientes e contextos possíveis, prover aplicações que satisfaçam as peculiaridades de cada dispositivo de acesso, ao mesmo tempo em que mantêm um comportamento e aparência coerentes face às mudanças que ocorrem no ambiente ao redor, tornou-se uma difícil tarefa para os engenheiros de software. Nas aplicações que utilizam de interfaces ricas na Web 2.0, para melhorar a interatividade, essa tarefa torna-se mais complexa devido à necessidade de preservar os aspectos de interação que proporcionam aos usuários uma rica experiência com a aplicação. Tal tarefa pode ser facilitada usando um processo de software que oriente o desenvolvedor na construção de uma aplicação ubíqua, considerando os diferentes contextos em que se executa a aplicação. Diante desses desafios e visando a dar suporte ao desenvolvimento de interfaces ricas de aplicações ubíquas que se adaptam quando visualizadas em diferentes dispositivos, neste trabalho é proposto o processo denominado Model Driven RichUbi. Com base nas concepções de Desenvolvimento Dirigido a Modelos e Modelagem Específica de Domínio, são definidos atividades e artefatos que orientam a modelagem e geração parcial de código das interfaces ricas para diferentes contextos. No Model Driven RichUbi, também são utilizados adaptadores dinâmicos de conteúdo que refinam as versões produzidas das interfaces para se adequarem às peculiaridades do dispositivo de acesso identificadas do contexto da interação em tempo de execução. O apoio computacional no Domínio de Interfaces Ricas empregado no processo tem a vantagem de poder ser reutilizado no desenvolvimento de interfaces ricas adaptativas em aplicações ubíquas de diferentes domínios, colaborando para a redução de esforços e aumento da produtividade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3904.pdf: 4532803 bytes, checksum: c80f4984c56dad9f691df40c1f9c2758 (MD5) Previous issue date: 2011-10-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Due to the problems faced in Healthcare, this is heading towards a paradigm shift. This change suggests that the care is no longer focused exclusively on large hospitals and into the hands of specialized professionals. Thus, the goal is to distribute the Healthcare, making the patient play a key role in the process. Hence, the Pervasive Healthcare intends to provide the distribution of the model through the use of Information and Communication Technologies (ICT), enabling access to Healthcare anywhere and anytime. The creation of Pervasive Healthcare environments brings different challenges, which include the variety of devices to access information and the diversity of Hospital Information Systems (HIS) that may constitute such environment. In this context, the interoperability appears to be a fundamental requirement, since the information should be shared regardless of the existing heterogeneities. Aiming to provide this interoperability, different standards were set in order to facilitate the interaction between heterogeneous HISs. Some examples of these standards are the communication protocols developed by the Health Level Seven (HL7) committee, which are exclusive to the Healthcare domain. However, the standards set by the HL7 committee bring deficiencies to the clinical concepts representation and also has a relatively complex development process. An alternative to the knowledge representation in Healthcare is the use of archetypes, which are pieces of knowledge that show how to represent concepts or information of a given domain via computable expressions. Thus, this work presents an approach that integrates archetypes to HL7 v3 messages, for the communication of ubiquitous applications in Pervasive Healthcare. With the help of Model Driven Development, a process, which consists of activities designed to assist developers in adopting these standards, is defined. This approach makes use of modeling and partial code generation for simplifying and turning the development of the messages used in the environment more intuitive. The combination of these technologies enables an already established communication standard to improve its semantic quality, thus contributing to the achievement of the interoperability. / Devido aos problemas enfrentados no Cuidado de Saúde, este caminha para uma mudança de paradigma. Tal mudança propõe que o cuidado deixe de estar centrado exclusivamente nos grandes centros hospitalares e nas mãos de profissionais especializados. O objetivo então é tornar o Cuidado de Saúde distribuído, onde o próprio paciente desempenha um papel fundamental no processo. Nesse sentido, o Cuidado de Saúde Pervasivo visa habilitar esse modelo distribuído através do emprego de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), permitindo o acesso ao Cuidado de Saúde de qualquer local e a qualquer momento. A construção de ambientes para o Cuidado de Saúde Pervasivo apresenta diferentes desafios, dentre os quais estão a diversidade de dispositivos de acesso às informações e a diversidade de Sistemas de Informação Hospitalar (SIH) que podem constituir tal ambiente. Nesse contexto, a interoperabilidade aparece como um requisito fundamental, já que as informações devem ser compartilhadas independentemente das heterogeneidades existentes. Visando prover essa interoperabilidade, diferentes padrões surgiram com o objetivo de facilitar a interação entre SIHs heterogêneos. Exemplos são os protocolos de comunicação desenvolvidos pelo comitê Health Level Seven (HL7), os quais são exclusivos do domínio Cuidado de Saúde. No entanto, os padrões desenvolvidos pelo comitê HL7 apresentam deficiências na representação dos conceitos clínicos, além de possuir um processo de desenvolvimento relativamente complexo. Uma alternativa para a representação do conhecimento no domínio Cuidado de Saúde é o uso de arquétipos, que são pedaços de conhecimento que indicam como representar conceitos ou informações de um dado domínio via expressões computáveis. Neste sentido, este trabalho apresenta uma abordagem, que integra arquétipos às mensagens HL7 v3, para a comunicação de aplicações ubíquas no Cuidado de Saúde Pervasivo. Com o auxílio do Desenvolvimento Dirigido a Modelos, é definido um processo composto por atividades que visam auxiliar os desenvolvedores na adoção desses padrões. Essa abordagem faz uso de modelagem e geração parcial de código para simplificar e tornar mais intuitivo o desenvolvimento das mensagens utilizadas no ambiente. A combinação dessas tecnologias permite que um padrão de comunicação já estabelecido tenha sua qualidade semântica aprimorada, contribuindo assim para o alcance da interoperabilidade. Devido aos problemas enfrentados no Cuidado de Saúde, este caminha para uma mudança de paradigma. Tal mudança propõe que o cuidado deixe de estar centrado exclusivamente nos grandes centros hospitalares e nas mãos de profissionais especializados. O objetivo então é tornar o Cuidado de Saúde distribuído, onde o próprio paciente desempenha um papel fundamental no processo. Nesse sentido, o Cuidado de Saúde Pervasivo visa habilitar esse modelo distribuído através do emprego de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), permitindo o acesso ao Cuidado de Saúde de qualquer local e a qualquer momento. A construção de ambientes para o Cuidado de Saúde Pervasivo apresenta diferentes desafios, dentre os quais estão a diversidade de dispositivos de acesso às informações e a diversidade de Sistemas de Informação Hospitalar (SIH) que podem constituir tal ambiente. Nesse contexto, a interoperabilidade aparece como um requisito fundamental, já que as informações devem ser compartilhadas independentemente das heterogeneidades existentes. Visando prover essa interoperabilidade, diferentes padrões surgiram com o objetivo de facilitar a interação entre SIHs heterogêneos. Exemplos são os protocolos de comunicação desenvolvidos pelo comitê Health Level Seven (HL7), os quais são exclusivos do domínio Cuidado de Saúde. No entanto, os padrões desenvolvidos pelo comitê HL7 apresentam deficiências na representação dos conceitos clínicos, além de possuir um processo de desenvolvimento relativamente complexo. Uma alternativa para a representação do conhecimento no domínio Cuidado de Saúde é o uso de arquétipos, que são pedaços de conhecimento que indicam como representar conceitos ou informações de um dado domínio via expressões computáveis. Neste sentido, este trabalho apresenta uma abordagem, que integra arquétipos às mensagens HL7 v3, para a comunicação de aplicações ubíquas no Cuidado de Saúde Pervasivo. Com o auxílio do Desenvolvimento Dirigido a Modelos, é definido um processo composto por atividades que visam auxiliar os desenvolvedores na adoção desses padrões. Essa abordagem faz uso de modelagem e geração parcial de código para simplificar e tornar mais intuitivo o desenvolvimento das mensagens utilizadas no ambiente. A combinação dessas tecnologias permite que um padrão de comunicação já estabelecido tenha sua qualidade semântica aprimorada, contribuindo assim para o alcance da interoperabilidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4801.pdf: 4117819 bytes, checksum: b4df67024157ee1a2c79256315a97e7d (MD5) Previous issue date: 2012-11-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Software development techniques continually evolve in order to improve development and maintenance processes in addition to lower costs and higher quality. The goal of MDD is to reduce the semantic distance between a problem and its solution specification. Therefore MDD focuses on high-level abstraction modeling and successive model transformations, until finally, generate code. Studies assert that model-driven development can be significantly more efficient than traditional source code-driven software development and still reduce the possibility of occurrence of several problems during the software life-cycle. Likewise, Web engineering can also be benefited by MDD adoption, especially when supported by approaches that facilitate MDD use. Web development is usually agile with frequent releases, these approaches must be flexible to adapt to this context. However, generally, the approaches proposed by the academic community have complex processes which involve many different model definitions, programming languages, plug-ins and IDEs. These features contradict the practices adopted by Web developers. This paper presents the MWDA (Model-Driven Web Applications) approach that provides a simple process to support model-driven web development. This approach does not depend on tools, technologies or plug-ins and encourage combination with other forms of reuse and development processes. Furthermore, the Ruby- MDWA was developed with Ruby language and Ruby on Rails framework support, in order to create Web applications with MDWA assistance. This tool provides a set of textual models and defines M2M and M2C transformation tools, maintaining the requirements traceability since its specification to its construction and further maintenance. In order to show the use of the approach and tool, it was performed a real study case with a software company, from São Carlos SP, where a project management system was developed. In parallel, two experiments were conducted with undergraduate students in Computer Science and Computer Engineering and a Masters in Computer Science, to evaluate the gains and limitations of the Ruby-MDWA tool. / As técnicas de desenvolvimento de software evoluem continuamente com a finalidade de melhorar processos de construção e manutenção de software, além de obter ganhos em tempo, custo e qualidade. O objetivo do MDD é reduzir a distância semântica entre um problema e a especificação de sua solução. Para isso, MDD tem enfoque na modelagem de alto nível de abstração e em sucessivos refinamentos dos modelos construídos em artefatos mais detalhados, até enfim, gerar código. Há afirmações de que o desenvolvimento orientado a modelos pode ser significativamente mais eficiente que o desenvolvimento tradicional guiado por código fonte, além de reduzir a possibilidade de ocorrência de uma série de problemas durante o ciclo de vida do software. Da mesma forma, a engenharia de aplicações Web também pode ser beneficiada pela adoção de MDD, em especial com o apoio de abordagens que facilitem sua utilização. Como o desenvolvimento de aplicações Web comumente é ágil e com publicações freqüentes, essas abordagens devem ser flexíveis para que se adaptem a esse contexto. Entretanto, em geral, as abordagens propostas pela comunidade acadêmica apresentam processos complexos que envolvem diversos modelos, linguagens de programação, plug-ins e ambientes de programação. Essas características contrariam as práticas aprovadas pelos desenvolvedores Web. Esta dissertação apresenta a abordagem MDWA (Model-Driven Web Applications) que fornece um processo simples para desenvolvimento de software Web com apoio de MDD. A abordagem não depende de ferramentas, tecnologias ou plug-ins e estimula a combinação com outras formas de reuso e processos de desenvolvimento. Além disso, foi construída uma ferramenta, denominada Ruby-MDWA, baseada na linguagem Ruby e no framework Ruby on Rails destinada à criação de aplicações Web com auxílio da abordagem MDWA. Essa ferramenta fornece um conjunto de quatro modelos textuais e define transformadores M2M e M2C, que mantém a rastreabilidade de um requisito desde sua especificação até sua construção e posterior manutenção. Para mostrar o uso da abordagem e da ferramenta, foi realizado um estudo de caso real em conjunto com uma empresa de software de São Carlos SP, onde um sistema de gerenciamento de projetos foi desenvolvido. De forma paralela, foram conduzidos dois experimentos com alunos de graduação em Bacharelado em Ciência da Computação e Engenharia de Computação e mestrado em computação da UFSCar, visando avaliar os ganhos e as limitações da ferramenta Ruby-MDWA.

The Model Driven Development (MDD) promotes the use of models to generate software solutions, in which models are the primary development artifact. In recent years, studies in software engineering area (ES) have been intensified and several solutions, definitions, methods and structures are being generated. However, this paradigm, as it is considered by some authors, has not been effectively used, as the ES covers various aspects, and not everyone is prepared for MDD. The Requirements Engineering (RE) is highlighted in this scenario, since it comprises the initial phase of the development process and the product generated must meet the requirements set out in that time. Once the code ceases to be the focus of development in the context of MDD, it is necessary to identify whether the requirements defined at the beginning of the project while under transformation remain faithful as well as the allocated elements to each requirement at all stages and possible impacts in case of change. In this context, it is important to introduce the concepts of traceability requirements in MDD. Thus, this work presents the R2MDD, a framework which aims to monitor and track requirements for the transformation of models to the generation of source code. The R2MDD seeks to identify impacts, ensure the consistency of requirements and other characteristics, as well as generate information management level, benefiting all stakeholders. An experimental study was conducted with the assistance of Qualitas model at the University Hospital of the Federal University of Sergipe (HU - UFS) to assess the R2MDD, highlighting its advantages and limitations. / O Model Driven Development (MDD) promove o uso de modelos na geração de soluções de software, na qual os modelos são o artefato principal do desenvolvimento. Nos últimos anos, estudos na área de Engenharia de Software (ES) tem sido intensificados e diversas soluções, definições, métodos e estruturas estão sendo geradas. Entretanto, esse paradigma, como é considerado por alguns autores, ainda não é utilizado de forma efetiva, visto que a ES abrange diversos aspectos e nem todos estão preparados para o MDD. A Engenharia de Requisitos (ER) ganha destaque nesse cenário, pois compreende a fase inicial do processo de desenvolvimento e o produto gerado deve atender aos requisitos definidos nesse momento. Uma vez que o código deixa de ser o foco do desenvolvimento no contexto de MDD, surge a necessidade de identificar se os requisitos definidos no início do projeto, ao serem transformados, mantém-se fieis, bem como identificar os elementos alocados a cada requisito em todas as fases e possíveis impactos em caso de alteração. Nesse contexto, torna-se importante introduzir os conceitos da rastreabilidade de requisitos em MDD. Dessa forma, este trabalho apresenta o R2MDD, um framework que visa monitorar e rastrear requisitos durante as transformações de modelos até a geração de código fonte. O R2MDD busca identificar impactos, garantir a consistência dos requisitos e demais características, bem como gerar informações a nível gerencial, que beneficiam todos os stakeholders. Um caso exemplo foi realizado com o auxílio do modelo Qualitas no Hospital Universitário da Universidade Federal de Sergipe (HU – UFS) a fim de avaliar o R2MDD, destacar suas vantagens e identificar suas limitações.

Requirements Engineering (ER) has an important role in Software Engineering for being an early stage of the software development process. ER serves as the basis for implementation of other activities, contributing decisively to the quality of the final software product. Requirements Elicitation process is among the main concerns of ER. It involves the recognition and description of customer needs, in such a way that it is possible to reflect the business accurately and consistent. Moreover, in general, most problems that occur during the process of software development are caused by failures in the early stages. In this context, emerging approaches such as Model-Driven Developement (MDD) and Business Process Modeling (MPN). Such approaches seek to understand and describe business processes and enable a closer look of the domain. As well, especially when backed by support tools, using approaches such as MDD and MPN can contribute to improving the quality of the requirements and the requirements Elicitation process. This work presents ModelER approach, which seeks to promote improvements in Requirements Elicitation process, through the use of concepts and practices of the MDD and the MPN for identifying software requirements. / A Engenharia de Requisitos (ER) possui um importante papel na Engenharia de Software pelo fato de compreender uma fase inicial do processo de desenvolvimento de software. Ela serve de base para a realização das demais atividades, contribuindo decisivamente para a qualidade do produto de software final. O processo de Elicitação de Requisitos está entre as principais preocupações da ER. Ele envolve o reconhecimento e a descrição das necessidades dos clientes, de tal forma que seja possível refletir o negócio de forma precisa e coerente. Além disso, de maneira geral, a maior parte dos problemas que ocorrem durante o processo de desenvolvimento de software é causada por falhas nas fases iniciais. Diante desse contexto, surgem abordagens tais como o Desenvolvimento Orientado por Modelos (Model-Driven Developement MDD) e a Modelagem de Processos de Negócio (Business Process Modeling MPN1). Tais abordagens tanto buscam compreender e descrever os processos de negócio, quanto permitem uma visão mais próxima do domínio. Assim, sobretudo quando apoiadas por ferramentas de suporte, o uso de abordagens como MDD e MPN pode contribuir para a melhoria da qualidade dos requisitos e do processo de Elicitação de Requisitos. Este trabalho apresenta a abordagem ModelER, a qual busca promover melhorias no processo de Elicitação de Requisitos, através da utilização de conceitos e práticas do MDD e da MPN para identificação de requisitos de software.

One important phase in software development process is to create a design model of the system which follows all the architectural rules. Often the architectural rules are defined by the system architect and the system model is designed by the system designer. The architect defines the rules in a text file where no standard or pattern is followed. Therefore, there is always the risk of violating the architectural rules by the designer. So manual reviews on the system model should be done by the architect to ensure the system model is valid.In order to remove this manual checking which can be erroneous and time consuming ArCon (Architecture Conformance Checker) was developed by Combitech AB. ArCon is a tool which lets the architect define the architectural rules in the format of UML (Unified Modeling Language) models where the elements of the model have different meaning than the standard UML. ArCon can read this model and extract architectural rules from it and check the system model against those rules and then print all the rule violations.ArCon is an open source tool i.e. free for everyone to download and use. Currently, it supports Papyrus as the UML modeling tool. Papyrus is integrated to Eclipse platform and is a general purpose modeling tool. It supports users with all types of UML diagrams and elements.The idea for this thesis work was to implement a new feature for ArCon in order to facilitate the design process for system designers. The feature should provide the system designers only those types of elements which they are permitted to add to a specific fraction of the system model. The list of permitted element types should be extracted from the architecture model where all the architectural rules are defined in advance. This new support in ArCon was named Domain Specific Modeling (DSM) support.To evaluate the effect of DSM support on the system designers performance a few test sessions, called usability tests, were performed. The participants in the test sessions were a representative sample of software designers. After analyzing the data collected from the test sessions, the pros and cons of the new support were discovered. Furthermore, a few new ideas for enhancing DSM support were generated.

Aujourd'hui, les applications automobiles sont devenues de plus en plus complexes avec des ressources limitées et plus de contraintes de temps et de safety. La vérification temporelle est effectuée très tard aujourd'hui au cours du processus de développement automobile (après l'implémentation et au cours de la phase d'intégration). Pour apporter des solutions aux problèmes du développement logiciel automobile, plusieurs approches de développement dirigé par les modèles ont été définit. Ces approches donnent des langages, des concepts et des méthodologies pour la description de l'architecture des systèmes automobiles. Cependant, ces approches ne donnent aucun guide méthodologique pour intégrer l'analyse temporelle (notamment l'analyse d'ordonnancement) tout au long du processus de développement. Ce travail de thèse propose de développer une méthodologie décrivant un processus d'analyse temporelle dirigé par les modèles. Cette méthodologie décrit les différentes phases du processus de développement dirigé par les modèles et comment l'analyse temporelle est effectuée durant chaque phase. / Automotive systems are characterized today by increasing complexity, limited resources and more and more timing and safety requirements. Timing verification is performed too late during the development process. It is addressed by means of measurements and tests rather than through formal and systematic analysis. To meet the challenges of automotive software development, many model-based approaches have been developed. These approaches give modeling languages, concepts and methodologies allowing the description of automotive architecture. However, these approaches give no guidance for the integration of timing analysis (mainly scheduling analysis) during the phases of the model-based development process. This PhD work aims at defining a methodology that describes a model-based timing analysis process. This methodology describes the different phases of the model-based development process and how timing analysis is performed during each phase. This work has been performed in the context of a technical collaboration between Continental Automotive and the CEA laboratory.

Hlavní cílem dizertace je poskytnutí uceleného pohledu na problematiku technické prognostiky, která nachází uplatnění v tzv. prediktivní údržbě založené na trvalém monitorování zařízení a odhadu úrovně degradace systému či jeho zbývající životnosti a to zejména v oblasti komplexních zařízení a strojů. V současnosti je technická diagnostika poměrně dobře zmapovaná a reálně nasazená na rozdíl od technické prognostiky, která je stále rozvíjejícím se oborem, který ovšem postrádá větší množství reálných aplikaci a navíc ne všechny metody jsou dostatečně přesné a aplikovatelné pro embedded systémy. Dizertační práce přináší přehled základních metod použitelných pro účely predikce zbývající užitné životnosti, jsou zde popsány metriky pomocí, kterých je možné jednotlivé přístupy porovnávat ať už z pohledu přesnosti, ale také i z pohledu výpočetní náročnosti. Jedno z dizertačních jader tvoří doporučení a postup pro výběr vhodné prognostické metody s ohledem na prognostická kritéria. Dalším dizertačním jádrem je představení tzv. částicového filtrovaní (particle filtering) vhodné pro model-based prognostiku s ověřením jejich implementace a porovnáním. Hlavní dizertační jádro reprezentuje případovou studii pro velmi aktuální téma prognostiky Li-Ion baterii s ohledem na trvalé monitorování. Případová studie demonstruje proces prognostiky založené na modelu a srovnává možné přístupy jednak pro odhad doby před vybitím baterie, ale také sleduje možné vlivy na degradaci baterie. Součástí práce je základní ověření modelu Li-Ion baterie a návrh prognostického procesu.

Mit dem Wandel des Internets zu einer universellen Softwareplattform sind die Möglichkeiten und Fähigkeiten von Webanwendungen zwar rasant gestiegen. Gleichzeitig gestaltet sich ihre Entwicklung jedoch zunehmend aufwändig und komplex, was dem Wunsch nach immer kürzeren Entwicklungszyklen für möglichst situative, bedarfsgerechte Lösungen entgegensteht. Bestehende Ansätze aus Forschung und Technik, insbesondere im Umfeld der serviceorientierten Architekturen und Mashups, werden diesen Problemen bislang nicht ausreichend gerecht. Deshalb werden in dieser Dissertation neue Konzepte für die modellgetriebene Entwicklung und Bereitstellung von Webanwendungen vorgestellt. Die zugrunde liegende Idee besteht darin, das Paradigma der Serviceorientierung auf die Präsentationsebene zu erweitern. So sollen erstmals – neben Daten- und Geschäftslogik – auch Teile der Anwendungsoberfläche in Form wiederverwendbarer Komponenten über Dienste bereitgestellt werden. Anwendungen sollen somit über alle Anwendungsebenen hinweg nach einheitlichen Prinzipien „komponiert“ werden können. Den ersten Schwerpunkt der Arbeit bilden die entsprechenden universellen Modellierungskonzepte für Komponenten und Kompositionen. Sie erlauben u. a. die plattformunabhängige Beschreibung von Anwendungen als Komposition der o. g. Komponenten. Durch die Abstraktion und entsprechende Autorenwerkzeuge wird die Entwicklung so auch für Domänenexperten bzw. Nicht-Programmierer möglich. Der zweite Schwerpunkt liegt auf dem kontextadaptiven Integrationsprozess von Komponenten und der zugehörigen, serviceorientierten Referenzarchitektur. Sie ermöglichen die dynamische Suche, Bindung und Konfiguration von Komponenten, d. h. auf Basis der o. g. Abstraktionen können genau die Anwendungskomponenten geladen und ausgeführt werden, die für den vorliegenden Nutzer-, Nutzungs- und Endgerätekontext am geeignetsten sind. Der dritte Schwerpunkt adressiert die Kontextadaptivität der kompositen Anwendungen in Form von Konzepten zur aspektorientierten Definition von adaptivem Verhalten im Modell und dessen Umsetzung zur Laufzeit. In Abhängigkeit von Kontextänderungen können so Rekonfigurationen von Komponenten, ihr Austausch oder Veränderungen an der Komposition, z.B. am Layout oder dem Datenfluss, automatisch durchgesetzt werden. Alle vorgestellten Konzepte wurden durch prototypische Implementierungen praktisch untermauert. Anhand diverser Anwendungsbeispiele konnten ihre Validität und Praktikabilität – von der Modellierung im Autorenwerkzeug bis zur Ausführung und dynamischen Anpassung – nachgewiesen werden. Die vorliegende Dissertation liefert folglich eine Antwort auf die Frage, wie zukünftige Web- bzw. Mashup-Anwendungen zeit- und kostengünstig entwickelt sowie zuverlässig und performant ausgeführt werden können. Die geschaffenen Konzepte bilden gleichermaßen die Grundlage für eine Vielzahl an Folgearbeiten.:Verzeichnisse vi Abbildungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii Verzeichnis der Codebeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x 1 Einleitung 1 1.1 Problemdefinition, Thesen und Forschungsziele . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1 Probleme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.2 Thesen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.3 Forschungsziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Abgrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3 Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2 Grundlagen, Szenarien und Herausforderungen 12 2.1 Grundlagen und Begriffsklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.1 Komposite und serviceorientierte Webanwendungen . . . . . . . 13 2.1.2 Mashups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.3 Modellgetriebene Software-Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.4 Kontext und kontextadaptive Webanwendungen . . . . . . . . . 18 2.2 Szenarien und Problemanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1 Dienstkomposition zur Reiseplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.2 Interaktive Aktienverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.2.3 Adaptive Touristeninformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3 Anforderungen und Kriterien der Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.1 Anforderungen an Komponenten- und Kompositionsmodell . . . 25 2.3.2 Anforderungen an die Laufzeitumgebung . . . . . . . . . . . . . 27 3 Stand der Forschung und Technik 30 3.1 SOA und Dienstkomposition zur Interaktion mit Diensten . . . . . . . . . 31 3.1.1 Statische Dienstkomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.1.2 Dynamische Dienstauswahl und -Komposition . . . . . . . . . . . 33 3.1.3 Adaptionskonzepte für Dienstkompositionen . . . . . . . . . . . . 45 3.1.4 Interaktions- und UI-Konzepte für Dienstkompositionen . . . . . . 48 3.2 Web Engineering - Entwicklung interaktiver adaptiver Webanwendungen 50 3.2.1 Entwicklung von Hypertext- und Hypermedia-Anwendungen . . 51 3.2.2 Entwicklung von Mashup-Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . 54 3.3 Zusammenfassung und Diskussion der Defizite existierender Ansätze . . 67 3.3.1 Probleme und Defizite aus dem Bereich der Dienstkomposition . 67 3.3.2 Probleme und Defizite beim Web- und Mashup-Engineering . . . 69 4 Universelle Komposition adaptiver Webanwendungen 73 4.1 Grundkonzept und Rollenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 4.2 Modellgetriebene Entwicklung kompositer Mashups . . . . . . . . . . . 75 4.2.1 Universelles Komponentenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.2.2 Belangorientiertes Kompositionsmodell . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.3 Dynamische Integration und Laufzeitumgebung . . . . . . . . . . . . . 78 4.3.1 Kontextsensitiver Integrationsprozess für Mashup-Komponenten . 79 4.3.2 Referenzarchitektur zur Komposition und Ausführung . . . . . . . 80 4.3.3 Unterstützung von adaptivem Laufzeitverhalten in Mashups . . . 81 5 Belangorientierte Modellierung adaptiver, kompositer Webanwendungen 83 5.1 Ein universelles Komponentenmodell für Mashup-Anwendungen . . . . 84 5.1.1 Grundlegende Eigenschaften und Prinzipien . . . . . . . . . . . . 84 5.1.2 Komponententypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.1.3 Beschreibung von Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.1.4 Nutzung der Konzepte zur Komponentenentwicklung . . . . . . . 99 5.2 Ein belangorientiertes Metamodell für interaktive Mashup-Anwendungen 100 5.2.1 Conceptual Model – Modellierung der Anwendungskonzepte . . 102 5.2.2 Communication Model – Spezifikation von Daten- und Kontrollfluss 107 5.2.3 Layout Model – Visuelle Anordnung von UI-Komponenten . . . . 114 5.2.4 Screenflow Model – Definition von Navigation und Sichten . . . . 115 5.3 Modellierung von adaptivem Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5.3.1 Adaptionstechniken für komposite Webanwendungen . . . . . . 117 5.3.2 Adaptivity Model – Modellierung von Laufzeitadaptivität . . . . . 119 5.4 Ablauf und Unterstützung bei der Modellierung . . . . . . . . . . . . . . 126 5.5 Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 6 Kontextsensitiver Integrationsprozess und Kompositionsinfrastruktur 132 6.1 Ein kontextsensitiver Integrationsprozess zur dynamischen Bindung von Mashup-Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.1.1 Modellinterpretation oder -transformation . . . . . . . . . . . . . . 134 6.1.2 Suche und Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6.1.3 Rangfolgebildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 6.1.4 Auswahl und Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 6.2 Kompositionsinfrastruktur und Laufzeitumgebung . . . . . . . . . . . . . 146 6.2.1 Verwaltung von Komponenten und Domänenwissen . . . . . . . 146 6.2.2 Aufbau der Laufzeitumgebung (MRE) . . . . . . . . . . . . . . . . 148 6.2.3 Dynamische Integration und Verwaltung von Komponenten . . . 151 6.2.4 Kommunikationsinfrastruktur und Mediation . . . . . . . . . . . . . 155 6.3 Unterstützung von Adaption zur Laufzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 6.3.1 Kontexterfassung, -modellierung und -verwaltung . . . . . . . . . 163 6.3.2 Ablauf der dynamischen Adaption . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 6.3.3 Dynamischer Austausch von Komponenten . . . . . . . . . . . . 170 6.4 Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 7 Umsetzung und Validierung der Konzepte 178 7.1 Realisierung der Modellierungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 7.1.1 Komponentenbeschreibung in XML und OWL . . . . . . . . . . . 179 7.1.2 EMF-basiertes Kompositionsmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 7.1.3 Modelltransformationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 7.1.4 Modellierungswerkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 7.2 Realisierung der Kompositions- und Laufzeitumgebung . . . . . . . . . . 185 7.2.1 Semantische Verwaltung und Discovery . . . . . . . . . . . . . . 185 7.2.2 Kompositions- bzw. Laufzeitumgebungen . . . . . . . . . . . . . . 192 7.2.3 Kontextverwaltung und Adaptionsmechanismen . . . . . . . . . 201 7.3 Validierung und Diskussion anhand der Beispielszenarien . . . . . . . . . 210 7.3.1 Reiseplanung mit TravelMash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 7.3.2 Aktienverwaltung mit StockMash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 7.3.3 Adaptive Touristeninformation mit TravelGuide . . . . . . . . . . . 216 7.3.4 Weitere Prototypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 7.4 Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 8 Zusammenfassung, Diskussion und Ausblick 226 8.1 Zusammenfassung der Kapitel und ihrer Beiträge . . . . . . . . . . . . . 227 8.2 Diskussion und Bewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 8.2.1 Wissenschaftliche Beiträge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 8.2.2 Einschränkungen und Grenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 8.3 Laufende und zukünftige Arbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Anhänge 242 A.1 Komponentenbeschreibung in SMCDL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 A.2 Komponentenmodell in Form der MCDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 A.3 Kompositionsmodell in EMF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Verzeichnis eigener Publikationen 246 Webreferenzen 249 Literaturverzeichnis 253