A systematic approach to fostering engineering of industrial domain-specific modelling languages

Gupta, Rohit; Tichy, Matthias; Rumpe, Bernhard

doi:10.18154/RWTH-2025-06733

A systematic approach to fostering engineering of industrial domain-specific modelling languages

Gupta, Rohit^RWTH*

2025

VerantwortlichkeitsangabeRohit Gupta

ImpressumDüren : Shaker Verlag 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

ISBN978-3-8440-9993-5

ReiheAachener Informatik-Berichte, Software Engineering ; 57

Dissertation, RWTH Aachen University, 2025

Druckausgabe: 2025. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Rumpe, Bernhard (Thesis advisor)^RWTH* ; Tichy, Matthias (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-04-10

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-06733
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1016093/files/1016093.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
domain speciﬁc languages (frei) ; industrial domain speciﬁc modelling languages (frei) ; industrial language engineering (frei) ; methods (frei) ; model based systems engineering (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Domänenspezifische Modellierungssprachen (DSMLs) hilft Modellierern und Domänenexperten in verschiedenen Bereichen wie Gesundheitswesen, Energie, Informationstechnologie usw. dabei, die Lücke zwischen dem Problemraum und dem Lösungsraum zu verringern, indem Modelle in den Mittelpunkt der Entwicklungsaktivitäten gestellt werden. Diese Verlagerung hin zur modellgesteuerten Entwicklung (MDD), bei der Modelle bereits in frühen Phasen eines Software- oder Systementwicklungsprozesses eingeführt werden und die primären Artefakte der Softwareentwicklung darstellen, ermöglicht es den Modellierern, komplexe, heterogene reale Abstraktionen solcher Systeme zu entwerfen. In solchen komplexen Systemen werden häufig Konzepte aus einzelnen Bereichen als Teil einer größeren Sprachinfrastruktur integriert. Speziell im industriellen Umfeld ist die Methodik zur Beschreibung eines systematischen Entwicklungsprozesses für solche komplexen und dennoch modularen und wiederverwendbaren DSMLs, die Modellierern sowohl in großen Organisationen als auch in kleinen und mittleren Unternehmen eine nahtlose Modellierungserfahrung bietet, noch weitgehend vernachlässigt. Dementsprechend zielt diese Arbeit darauf ab, die Mittel zur Entwicklung grafischer DSMLs bereitzustellen, die speziell auf industrielle Kontexte ausgerichtet sind. Basierend auf bestehenden Ansätzen wird in dieser Arbeit ein systematischer Ansatz vorgestellt, der die Entwicklung industrieller DSMLs fördert, indem wiederverwendbare Sprachinfrastrukturteile zusammengestellt werden, ohne dass jedes Mal eine komplett neue Sprachinfrastruktur für ähnliche Domänen erstellt werden muss. Diese wiederverwendbaren Einheiten einer DSML, die als DSML-Bausteine bezeichnet werden, bestehen aus wiederverwendbaren Sprachkomponenten, die ganz oder teilweise zur technischen Definition der Sprache selbst beitragen. Die Sprachkomponenten lassen sich durch verschiedene Formen der Sprachkomposition zu einer heterogenen, integrierten DSMLs zusammensetzen. Um die Interoperabilität solcher gemeinsamen Sprachinfrastrukturteile zwischen Modellierungsumgebungen zu fördern, wird in dieser Arbeit ein bidirektionaler Austauschmechanismus beschrieben. Diese Arbeit bietet außerdem Richtlinien und Designentscheidungen, die Sprachingenieure für ihre Sprachinfrastruktur in Betracht ziehen sollten, um die Gesamterfahrung von Modellierern zu verbessern. In dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Integration von Methoden, Techniken, und Konzepten in Form von Leitlinien und Empfehlungen für Modellierer vorgestellt, der darauf abzielt, von einer rein technischen Sichtweise auf Modelle zu einer modellbewussten und dynamischen Sichtweise überzugehen, die die aktuelle Modellierungssituation der Modellierer berücksichtigt. Insgesamt werden in dieser Arbeit Ansätze zum modularen Aufbau wiederverwendbarer Einheiten von DSMLs vorgestellt, die sich zusammensetzen lassen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ansätze ermöglichen es Sprachingenieuren, eine vollständigere und integrierte Sprachinfrastruktur bereitzustellen, die letztlich darauf abzielt, die Modellierungserfahrung von Praktikern in der Industrie zu verbessern.

Domain-Specific Modelling Languages (DSMLs) help modellers and domain experts in various domains such as healthcare, energy, information technology, and so on, in reducing the gap between the problem space and the solution space by placing models at the centre of development activities. This shift towards model-driven development (MDD), where models are introduced at early stages in any software or systems engineering process and are the primary software engineering artefacts, allows modellers to design complex, heterogeneous real-world abstractions of their systems. In such complex systems, concepts from individual domains are often integrated as part of the bigger language infrastructure. Specifically in an industrial setting, the methodologies to describe a systematic engineering process for developing such complex yet modular and reusable DSMLs that provides a seamless modelling experience to modellers in both the large scale organisations as well as in small and medium enterprises is still largely neglected. Accordingly, this thesis is aimed at providing the means to engineer graphical DSMLs that are specifically focussed on industrial contexts. Based on existing approaches, this work presents a systematic approach to fostering the engineering of industrial DSMLs by composing reusable language infrastructure parts without the need for creating completely new language infrastructure for similar domains every time. These reusable units of a DSML, termed DSML building blocks, consist of reusable language components that, entirely or in part, contributes to the technical definition of the language itself. The language components compose through different forms of language composition to form heterogeneous, integrated DSMLs. To foster the interoperability of such common language infrastructure parts between modelling environments, a bidirectional exchange mechanism is detailed in this work. This work further provides guidelines and design decisions that language engineers should consider for their language infrastructure in order to elevate the overall experience of modellers. An approach for integrating methods, techniques, and concepts in terms of guidance and recommendations for modellers is detailed in this thesis that aims to move away from plain technical views of models to instead model-aware and dynamic views that are focussed on the current modelling situation of such modellers. Overall, this thesis presents approaches to modularly build reusable units of DSMLs that compose together. The approaches presented in this thesis allows language engineers to provide a more complete and integrated language infrastructure that is ultimately aimed at improving the modelling experience of practitioners in the industry.

OpenAccess:
PDF
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