EXAM IN COURSE TDT4250 MODELLING OF INFORMATION SYSTEMS

of 9 NORWEGIAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY DEPARTMENT OF COMPUTER AND INFORMATION SCIENCE Contact during the exam: John Krogstie Ph: 93 41 75 51 EXAM IN COURSE TDT4250 MODELLING OF INFORMATION SYSTEMS Monday Dec 18, 2006 Time: 0900-1300 Grading will be finished by Jan 18 Løsningsskisse finnes sammen med norsk versjon Allowed means of assistance: C Specified printed materials allowed (In this run of the course, only standard dictionaries (English-English, and from English to other languages) are specified, hence no additional printed or handwritten materials are allowed). Simple calculator allowed. The relative weighting of the questions is indicated by points. The maximum score for the entire exam is 100 points. The exam-text is below found both in English, Norsk bokmål and Nynorsk. The English version is to be regarded as the original. Make sure to state explicitly any assumptions you make in answering the questions! Remember to refer to material from the curriculum when appropriate. Good luck!

of 9 ENGLISH VERSION Question 1 Brief questions on modeling languages and approaches (30 points) a) (5 points) In chapter 2 of Information Systems Engineering: Conceptual Modeling in a Quality Perspective by Krogstie and Sølvberg, four different abstraction mechanisms are described. Give a brief overview of these four abstraction-mechanisms. b) (5 points) Which of the four abstraction-mechanisms listed in Question 1a is it that is exploited in connection to meta-modelling? In meta-modelling, one often differentiate between 4 levels of models. What are these levels called? c) (10 points) In the curricula, several approaches for model-generated solutions are presented. Two of these are MDA (Model-Driven Architecture) and DSM (Domain Specific Modelling). Give a short presentation of these two approaches, outlining the differences and similarities between the two. d) (10 points) In the curricula, several techniques for user interface modeling are presented. Give a short presentation and comparison of the two techniques used in exercise 7 (CAP and DiaMODL). Question 2 Modeling and quality of models, (40 points) This question should be answered based on the following case-description (in italics) Professor Fumble plan to build a new staircase inside the house. With the assistance of an architect he creates drawings for discussion with the carpenter, plumber, electrician, and staircase manufacturer. In a building application, such building activity is termed an action and Fumble has the role as action owner. Since the action also involves changes to the front of the house, the building regulations demands that a building application is submitted. Fumble have an agreement with the carpenter Stumble which act as the coordinator for the action, and which can act as the so-called responsible applicant towards the building authorities (Carpenter Stumble have responsibility rights, which is needed to act as responsible applicant). Professor Fumble is asked by carpenter Stumble to develop and collect information to neighbours on the action. He visits all his neighbours, show the drawings, and get a signature as proof that the neighbours do not object to his plans. For those not being at home, he has to go to the post office, and send to them a registered letter with the information on the action. The receipt for the sending of the registered letter and the undersigned neighbour informations are sent to the responsible applicant (Stumble), which sends this together with a specific form and the drawings of the building plans to the building authorities as a building application. If the application is accepted, a building permit is given. If the application is incomplete, it has to be reissued. If any of the neighbours has protested, this must be settled before a permit can be given. For any permit given all parties can complain within three weeks. If the action is not started within three years, the permit is withdrawn.

of 9 Appendix 1 shows an example model using i* SD (Strategic Dependancy), and Appendix 2 show an example-model using BPMN (Business Process Modeling Notation). NB: These models are included only to show the notation of the languages. a) (15 points) Make an i* SD-model that shows the dependencies between the different actors in the above case b) (15 points) Make a BPMN-model showing the process-flow in the above case c) (10 points) Using your experience from solving question 2a and 2b, discuss how the choice of language can influence the semantic quality of a model. Question 3 Solutions based on interactive models (30 points) AKM AS (http://www.akmodeling.com/) develops industry solutions based on the application of interactive models (as described in A02. Krogstie,J. and Jørgensen, H. D. Interactive Models for Supporting Networked Organisations). Trondheim municipality wants a solution to support the coordination of the different actors involved in the building process. This includes the builder (included individuals), construction firms, architects, carpenters, plumbers, tilers, electricians, painters, bricklayers, suppliers and municipality employees (specifically at the building authorities, but also road authorities, water supply and sewage and cultural heritage authorities might be involved in a building application). a) (15 point) Describe your assumptions on the central actors in such cooperation (craftsmen, construction firms, normal citizens, building authorities) and discuss based on this an appropriate form of representation (modeling language) in connection to a solution for coordination of tasks between these actors, exploiting interactive models. Structure the discussion using the language quality part of the SEQUAL-framework. b) (15 points) Discuss appropriate functionality in the solution to support that the models being developed and interactively evolved keeps high syntactic, semantic, and pragmatic quality.

of 9 NORSK BOKMÅL VERSJON Oppgave 1 Kort om modelleringsspråk og modelleringsteknikker (30 poeng) a) (5 poeng) I kapittel 2 av Information Systems Engineering: Conceptual Modeling in a Quality Perspective av Krogstie and Sølvberg, omtales 4 ulike abstraksjonsmekanismer. Beskriv disse 4 abstraksjonsmekanismene. LS: a. Klassifisering: En instans er medlem av en klasse b. Generalisering: is-a (klasser og sub-klasser c. Aggregering: Part-of (noe er del av noe annet) d. Assosiering: Collection (noe er medlem av noe annet) b) (5 poeng) Hvilken abstraksjonsmekanisme beskrevet i 1a er det man utnytter i forhold til meta-modellering? Hvilke 4 modell-nivåer skiller man som oftest mellom innen meta-modellering? a. Man utnytter klassifisering. Modell-nivåer: i. Instans ii. Type iii. Meta iv. Meta-meta c) (10 poeng) I pensum omhandles flere angrepsmåter for direkte bruk av modeller for å lage ferdige løsninger; To av disse er MDA (Model-Driven Architecture) og DSM (Domain Specific Modelling). Gi en kort oversikt over de to angrepsmåtene, og beskriv spesielt likheter og ulikheter. LS: a. MDA er OMGs arkitektur for modellering. Skiller mellom modeller på tre nivå (CIM, PIM, PSM) og fokusere på transformering av computational (CIM) og Platform (PIM) uavhengige modeller til en platform-spesifikk modell (i et PSM), som skal kunne brukes for kodegenerering / eksekvering på den gitte plattformen. UML er kjernen i modelleringsspråkene, og man lager profiler for ulike PSMs. b. DSM er i pensum eksemplifisert via Meta-edit. Her er det et poeng å lage domene-spesifikke språk for ulike bransjer, for å bedre kommunikasjon med domene-eksperter. I tillegg ser man på knytning av disse språkene også mot eksekverbare komponenter, slik at man får kjørbare systemer ut fra modellene. Begge fokusere på generering av løsninger fra modeller. Mens DSM fokusere på tilpassede språk mot mennesker, kan man si OMG fokuserer mer på tilpasseds språk mot maskiner. Eksemplene på bruk av DSM fokusere hovedsakelig på tekniske systemer der man har mange ulike varianter av et produkt (e.g. mobiltelefoner). MDA er mer generelt fokusert på informasjonssystemutvikling generelt.

of 9 d) (10 poeng) I pensum er flere teknikker for brukergrensesnittmodellering presentert. Gi en kort beskrivelse og sammenligning mellom de to teknikkene brukt i øving 7 (CAP og DiaMODL). LS: Vs. øving 7. CAP er et relativt enkelt intuitiv uformell representasjonmellom task-modell og konkret prototyp. Layout ligner layout i ferdig grensesnitt. Egnet i forhold til å representere de statiske aspektene i grensesnittet, men ikke de dynamiske. DiaMODL er mer kompleks og formelt, og fokuserer på den dynamiske oppførselen i grensesnittet. Denne er eksekverbar (noe som ikke er tilfelle med CAP). Oppgave 2 Modellering og kvalitet av modeller, (40 poeng) Denne oppgaven skal besvares på bakgrunn av følgende case-beskrivelse (I kursiv) Professor Fomle skal bygge om trappeløsningen inne i huset. Han får hjelp av en arkitekt til å utarbeide tegninger for diskusjon med snekker, rørlegger, elektriker, og trappefabrikk. I byggesakssammenheng kalles en slik utbygning et tiltak og Fomle har rollen tiltakshaver. Siden tiltaket også påvirker utgangspartiet/fasaden, krever bygningsloven at man sender en byggesøknad. Fomle har en avtale med snekkerfirma Somle, som skal fungere som entreprenør for tiltaket, og som i forhold til byggesakskontoret kan fungere som såkalt ansvarlig søker. (Snekkerfirma Somle har såkalt ansvarsrett, som man må ha for å være ansvarlig søker). Professor Fomle blir bedt av snekker Somle å utforme og samle inn nabovarsler. Han går runden blant naboene og viser tegningene fra arkitekten, og får underskrift av de som etter loven skal ha et slikt nabovarsel. For de som ikke er hjemme, må han på postkontoret for å få sendt disse nabovarselene via rekommandert brev. Kvittering for oversending av rekommanderte nabovarsel samt underskrevne nabovarsler, sendes til ansvarlig søker, som tar dette samt et spesielt byggesaksskjema og de utarbeidede tegningene fra arkitekten og sender til byggesakskontoret som en byggesøknad. Hvis det er i orden for byggesakskontoret, gjøres et vedtak om byggetillatelse, og tiltaket kan igangsettes. Hvis det er noe som mangler i søknaden, blir man bedt om å sende inn ny søknad. Om det er protester fra noen av naboene, må dette avklares før tiltaket kan igangsettes. Et vedtak kan klages på av alle parter i 3 uker etter at vedtaket har falt. Tiltaket må igangsettes innen 3 år, hvis ikke bortfaller tillatelsen. Appendix 1 viser en i* SD (Strategic Dependancy) model, mens Appendix 2 har en eksempel-modell i BPMN (Business Process Modeling Notation). NB: Disse modellene er kun inkludert for å vise de relevante symbolene i språknotasjonene. a) (15 poeng) Lag en i* SD-modell som viser avhengighetene mellom de ulike aktørene i caset. LS: Modellutkast, se under

of 9 Viktig at de viktigste avhengigheter er inkludert, samt de aktører som nevnes i caset. b) (15 poeng) Lag en BPMN-modell som viser prosessflyten i caset LS: Modellutkast, se under. Har ikke inkludert mer avanserte mekanismer i forhold til time-out etc c) (10 poeng) I lys av erfaringene fra å løse oppgave a og b, diskuter hvordan valg av språk kan påvirke den semantiske kvaliteten av en modell.

of 9 LS: Semantisk kvalitet handler om å kunne representere domenet korrekt og fullstendig. I denne sammenheng er domenet, verktøy og modellerer (studenten) gitt, og også de ulike språkene. Et aspekt som innvirker her er derfor det som i forhold til språkkvalitet benevnes domain appropriateness, i hvilken grad er språket i stand til å uttrykke kunnskapen i domenet, og er det aspekter ved språket som ikke er relevant. Et annen aspekt som kan innvirke er modellerers kunnskap om de ulike modelleringsspråkene, samt evne til å bruke de (men der er jo studentene forventet å kunne disse, samt være i stand til å bruke de, da begge er benytte på øvinger, så det burde jo ikke innvirke (men bør nevnes for full pott) Viktig at man kan vise til det arbeidet som er gjort under a og b i denne diskusjonen. Oppgave 3 Løsninger med interaktive modeller (30 poeng) AKM AS (http://www.akmodeling.com/) lager ulike industriløsninger med basis i interaktive modeller (som blant annet beskrevet i A02. Krogstie,J. and Jørgensen, H. D. Interactive Models for Supporting Networked Organisations). Trondheim kommune ønsker å få utviklet en slik løsning i forhold til støtte av koordinering av alle ulike aktører i en byggeprosess. Dette omfatter blant annet utbygger (inkludert privatpersoner), entreprenører, arkitekter, snekkere, rørleggere, flisleggere, elektrikere, malerer, murere, leverandører samt ansatte i kommunen (spesielt på byggesakskontoret, men også veimyndigheter, vann og avløp, og kulturminnemyndigheter kan bli involvert). a) (15 poeng) Beskriv dine antagelser om de ulike sentrale aktørene i et slikt samarbeid (håndverkere, entreprenører, vanlige borgere, saksbehandlere i kommune) og diskuter i lys av det en egnet representasjonsform/modelleringsspråk til bruk i sammenheng med en løsning for koordinering av oppgaver mellom de ulike aktørene basert på interaktive modeller. Strukturer presentasjonen i henhold til språkkvalitetsdelen av SEQUAL-rammeverket. LS: : Interaktive modeller er i utgangspunktet tradisjonelle visuelle modeller. Det som kjennetegner de er at de påvirker dataløsninger direkte, er tilgjengelige for sluttbruker, og også kan endres av sluttbruker (slik at man endrer oppførselen til datsystemet laget med basis i modellene direkte). At modellene (i en transformert form som en webomgivelse) skal kunne endres direkte av alle denne type brukere er derfor viktig. Det er ikke gitt at alle skal ha behov for å endre alle delene av modellen derimot. Det er viktig å komme med antagelser om de ulike brukergruppene relativt til hvilke konsepter man kan anta at de er familiære med (e.g. konsepter som gjøremål, deloppgaver, rekkefølge på oppgaver, roller, personer, organisasjoner, kan man forvente at alle skal kunne forstå, mens e.g. saksbehandlere i kommunen kan forventes å kunne mer byggesaktekniske aspekter, mens håndverkere vil ha ganske ulik erfaringsbakgrunn (samt for vanlige borgere)

of 9 Viktig her at det gjøres antagelser, og at man diskuterer i henhold til disse. Man forventes å nevne de 6 områdene i forhold til språkkvalitet som er: Domain appropriateness: språk i henhold til domene. Her kan man eventuelt følge opp diskusjon i oppgave 2c, men trenger ikke dette Participant appropriateness. Hva kan folk av konsepter/modelleringsspråk (jmf. antagelsen) Modeller appropriateness: Hvilke konsepter kan man forvente at folk er i stand til å uttrykke kunnskap i (jmf. antagelsene) Tool appropriateness: Hvilke språkegenskaper er nødvendig (typisk formell syntaks) Comprehension appropriateness: I forhold til layout i skjermbilde etc. Organizational appropriateness: e.g. i forhold til antagelser om Trondheim Kommune og hva de har av verktøy, eventuelt minimumsløsninger som alle kan ha tilgang til (e.g. web-omgivelse) b) (15 poeng) Diskuter egnet funksjonalitet i løsningen for å støtte at de modellene som utvikles og videreutvikles interaktivt opprettholder høy syntaktisk, semantisk, og pragmatisk kvalitet. LS: Bør forklare hva syntaktisk (Modell i henhold til syntaks av gitt språk), semantisk (hvis ikke gjort i 2c ) og pragmatisk kvalitet er for noe. Merk at i tillegg til forståelse under pragmatisk kvalitet har vi tatt inn aspekter ved læring og action (endring av domene) innunder pragmatisk kvalitet, men dette er ikke fokusert spesielt på verken i pensum eller forelesninger. Verktøystøtte for Syntaktisk kvalitet:. Syntakssjekk, opprettholde syntaktisk riktige modeller (konstant der dette er viktig) Semantisk kvalitet: Analyser av inkonsistenser ved endringer, wizzards for å sikre at oppdateringer gjøres fullstendig, huskelister for å sikre at alle endringer gjøres, gjøre det enkelt å gjøre endringer Pragmatisk kvalitet: Ulike måter å se modellen (ulik layout i forhold til rolle, eventuelt også personalisering)

of 9 NYNORSK VERSJON Oppgåve 1 Kort om modelleringsspråk og modelleringsteknikkar (30 poeng) a) (5 poeng) I kapittel 2 av Information Systems Engineering: Conceptual Modeling in a Quality Perspective av Krogstie og Sølvberg skildrar forfattarane 4 ulike abstraksjonsmekanismar. Beskriv disse mekanismane. b) (5 poeng) Kva for ein abstraksjonsmekanisme i oppgåve 1a er det ein nyttar i forhold til meta-modellering? Forklar dei 4 modell-planene ein som oftast skil mellom innan meta-modellering? c) (10 poeng) Pensum omhandlar fleire angrepsmåtar for direkte bruk av modellar for å lage ferdige løysingar; To av desse er MDA (Model-Driven Architecture) og DSM (Domain Specific Modelling). Gi ein kort oversikt over dei to angrepsmåtane, med fokus på likskapar og ulikskapar. d) (10 poeng) I pensum er fleire teknikkar for brukargrensesnittmodellering presentert. Gi ei kort utgreiing og samanlikning mellom dei to teknikkane brukt i øving 7 (CAP og DiaMODL). Oppgåve 2 Modellering og kvalitet av modeller, (40 poeng) Denne oppgåva skal du svara på med bakgrunn i følgjande tekst (i kursiv) Professor Fomle skal byggje om trappeløysinga inne i huset. Han får hjelp av ein arkitekt til å utarbeide teikningar for diskusjon med snikkar, røyrleggjar, elektrikar, og trappefabrikk. I byggesakssamanheng blir ein slik endring av huset kalla eit tiltak og Fomle har rollen tiltakshavar. Sidan tiltaket også endrar utgangspartiet/fasaden, krev bygningslova at han sender ein byggjesøknad. Fomle har ein avtale med snikkar Somle, som skal fungere som entreprenør for tiltaket, og som i forhold til byggesakskontoret kan fungere som såkalla ansvarleg søkjar. (Snikkar Somle har såkalla ansvarsrett, som ein må ha for å vere ansvarleg søkjar). Professor Fomle blir beden av snikkar Somle å utforme og samle inn nabovarsel. Han går runden blant naboane og viser teikningane frå arkitekten, og får underskrift av dei som etter lova skal ha eit slikt nabovarsel. For dei som ikkje er heime, må han på postkontoret for å få sendt nabovarsel via rekommandert brev. Kvittering for oversending av rekommanderte nabovarsel samt underskrivne nabovarsel sender han så til ansvarleg søkjar, som legg dette saman med eit spesielt byggesaksskjema og teikningane frå arkitekten og sender alt dette til byggjesakskontoret som ein byggjesøknad. Om det er i orden for byggjesakskontoret, blir det gjort vedtak om byggjeløyve, og tiltaket kan starte opp. Om det er noko som manglar i søknaden, blir ein beden om å sende inn ny søknad. Om det er protestar frå nokon av naboane, må desse bli avklarte før tiltaket kan startast. Et vedtak kan klagast på av alle parter i 3 veker etter at vedtaket er fatta. Tiltaket må startast innan 3 år.

of 9 Vedlegg 1 viser ein modell i* SD (Strategic Dependency Diagram), samt ein modell i språket BPMN (Business Process Modeling Notation). NB: Desse modellane er berre inkludert for å vise språknotasjonane. a) (15 poeng) Lag ein i* SD-modell som viser bindingane mellom dei ulike aktørane i teksten. b) (15 poeng) Lag ein BPMN-modell som viser samanhengen mellom aktivitetar i teksten. c) (10 poeng) I lys av innsikta frå å løyse oppgåve 2a og 2b, diskuter korleis val av språk kan påverka den semantiske kvaliteten av ein modell. Oppgåve 3 Løysingar med interaktive modellar (30 poeng) AKM AS (http://www.akmodeling.com/) lager ulike industriløysningar med basis i interaktive (innbyrdes samhandlande) modellar (som mellom anna omtala i A02. Krogstie,J. og Jørgensen, H. D. Interactive Models for Supporting Networked Organisations). Trondheim kommune ynskjar å få utvikla ei slik løysing i forhold til støtte av koordinering av alle ulike aktørar i ein byggjeprosess. Dette omfattar mellom anna utbyggjar (inkludert privatpersonar), entreprenørar, arkitektar, snikkarar, røyrleggjarar, flisleggjarar, elektrikarar, målarar, murarar, leverandørar samt tilsette i kommunen (spesielt på byggjesakskontoret, men også sakshandsamarar innan veg, vatn og avløp, eller innan bevaring av kulturminne). a) (15 poeng) Gje dine vurderingar av dei ulike sentrale aktørane i et slikt samarbeid (handverkarar, entreprenørar, vanlege borgarar, sakshandsamarar i kommunen) og diskuter i lys av det eigna representasjonsformer / modelleringsspråk til bruk i samanheng med ei løysning for koordinering av oppgåver mellom dei ulike aktørane basert på interaktive modellar. Strukturer presentasjonen i samsvar med språkkvalitetsdelen av SEQUAL-rammeverket. b) (15 poeng) Diskuter eigna funksjonalitet i løysinga for å støtte at dei modellane som blir laga og vidareutvikla interaktivt beheld høg syntaktisk, semantisk, og pragmatisk kvalitet.

Appendix 1 : i* SD - example Page 11 of 9

Appendix 2: BPMN example Page 12 of 9