LØSNINGSSKISSE- EXAM IN COURSE TDT4250 MODELLING OF INFORMATION SYSTEMS

of 17 NORWEGIAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY DEPARTMENT OF COMPUTER AND INFORMATION SCIENCE Contact during the exam: Hallvard Trætteberg Ph: 73 59 34 43/91 89 72 63 LØSNINGSSKISSE- EXAM IN COURSE TDT4250 MODELLING OF INFORMATION SYSTEMS Løsningsskisse, se under norsk versjon: Tuesday Dec 6, 2005 Time: 1500-1900 Grading will finish by Jan 6 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 17 ENGLISH VERSION Question 1 Short questions on modeling languages and approaches (20 points) a) (5 points) In chapter 2 of Information Systems Engineering: Conceptual Modeling in a Quality Perspective by Krogstie and Sølvberg, 7 modeling perspectives are described. Provide an overview of the communication perspective (also called the language-action-perspective). LS: The language action perspective is based on work within philosopy of language (Austin, Searle, Habermas ) where one focus on how people act through expression. The main concepts are speech acts and conversations (patterns of speech acts). There exist a number of speech act-types. Searle distingusih 5: Assertive, directive, commisive, declarative, og expressive. See chapter 2 in the curricula for more detail. b) (10 points) Mis-use cases (as described in A12- Sindre and Opdahl, Eliciting Security Requirements with Misuse Cases ), and extension of i* (as described in A13 - Liu, Yu, and Mylopoulos, Security and Privacy Requirements Analysis within a Social Setting ) are proposed for the modeling of security requirements. Evaluate both modeling approaches relative to domain appropriateness for modeling security requirements. LS: In misuse-cases one model (in addition to use cases and actors) so-called mis-use cases (actions that are not wanted) and mis-actors (Actors performing mis-use cases. In the security-extension of i*, one look at how actors can perform acts threathening dependencies between actors in the i*-model. Thus the focus is somewhat different.: Mis-use cases is focusing primarily on additional actors than normally modelled, whereas i* starts out looking at the existing actors and how they might misbehave. In i* one can also include additional actors (no visual distinguishing between actors). Thus one can model more threats (both internal and external). In addittion i* can both look at threats to task-dependencies (where a task might correspond to a use case) also have threats towards soft-goal, goal and resource dependencies. Overall i* is more expressive than mis-use case (a t the cost of a more complex language). For both approaches, there are a number of security requiremenst that can not be modelled (cf. The overview of Firesmith) e.g. non-repudiation, surviveability etc. Do not expect detail son this. c) (5 points) In A02 - Krogstie, J. and Jørgensen, H. D. Interactive Models for Supporting Networked Organizations, the concept of interactive model is described. What characterizes interactive models? LS: Interactive models are at one hand traditional visual models. What distinguishes them is that they influence the underlying information systems directly, and that they are available both for inspection and change by the end-user.

of 17 Question 2 Modeling and quality of models, EEML (50 points) This question should be answered based on the following text (in italics) In connection to each course at the university, certain tasks are to be done relative to plan the teaching and evaluation of a course before the course starts. The goal of the plan is to ensure that the course is well prepared before the course starts. The planning normally takes the learning goals of the subject description as an outset. The planning is meant to cover both factual, pedagogical and practical matters to ensure that the students have the appropriate learning environment. All courses are provided by an institute. The leader of the institute assigns the responsible teacher for each topic for each semester. The responsible teacher has the responsibility for planning the course in the semester, and for coordinating the teaching. Based on the course description and previous experiences, the responsible teacher makes the learning goals and the ways to achieve these goals through lectures and exercises more concrete. Another source of input for the planning is the evaluation from last time the course was held. The course responsible must report the need for resources necessary to perform the teaching and to ensure the learning among the students. This includes the need for rooms and AV-equipment and teaching assistants, which are given to the institute, and the need for course material which is given to the library and the book store. This is done sufficiently early so that all resources are available at the start of the semester. The preparation is summarized in a plan for the semester, to be of assistance to students and other teachers and teaching assistants in the topic. The semester plan is published on It s Learning or by other means. Appendix 1 shows a conceptual language model of relevant parts of EEML including main parts of the process and goal-modeling of EEML. NB: This model is included to show the relevant symbols of the diagram notation.. a) (20 points) Create an EEML-model of the above description including tasks, flows, resource-roles and goals, and their interrelationships.

of 17 LS: The above figure show a top-level task with overall goals. Refined learning goals as a result is not to be expected (a liberal use of the language). It is possible to have a finer goal-breakdown. Plan course in detail below

of 17 Have choosen to show all resource-roles also at the top-level to make it easier to read. b) (15 points) Using the SEQUAL quality framework, evaluate the physical, empirical, syntactical, and semantic quality of your model created to answer question 2a Physical quality: should say something about to what extent all knowledge is represented, and how persistent and available it is for others Empirical quality: Should discuss layout, crossing lines etc. Syntactic quality: Evaluate if the modell is correct relative to EEML

of 17 Semantisk kvalitet: Is the model valid and complete relative to the description. If there are limitations in the language to make this possible, it can be mentioned. One might have choosen not to include everything, since it is an exam with time limitation, pointing to feasible semantic quality. c) (15 points) The SEQUAL quality framework is in itself a model. In addition to the description in the course material, it has also been presented in a number of other scientific articles. The framework is meant to be relevant for anyone that develops models in connection to information systems development. In the light of this, evaluate the perceived semantic quality, pragmatic quality social quality of the quality framework. LS: This is relatively hard (but what discussed concretely as part of one of the lectures) Perceived semantic quality: To what degree do the student experience the modell to be valid and complete. Pragmatic quality: Evaluate how easy it is to understand the modell, and weaknesses in the representation for this effect (no operational semantics etc). Critique is welcome (e.g. that at this stage, several versions of SEQUAL was presented in different articles). Social quality: A large number of stakeholders do not have the model available, and relatively few that has it available that has adopted it. Question 3 Quality of modeling languages (30 points) A/S Dental (a Norwegian insurance company, specializing in tooth-insurance), has a large initiative to develop their new enterprise systems, including how to integrate closely with their customers, the government, and service providers such as dentists. The new approach will be spearheaded through development of an enterprise architecture, where all relevant projects, applications, business processes, strategies and organizational units in the organization are to be modeled. a) (15 points) Outline a process for how to establish the requirements to a new modeling approach in A/S Dental, including modeling language and modeling tools. LS: Possible process, based on A21 (metamodeling in Veritas): Clarify goals of the overall project Clarify goals of modelling, connect to goals of project Decide necessary modelling activities to achieve these goals. (sensemaking, modell activation, analysis/simulation etc)

of 17 Identify stakeholders relative to the goals, both modellers and modell interpreters. Base don representatives from the stakeholder groups, define requirements on modeling languages and modelling tools. Structure the modelling requirments relative to SEQUAL Use the results for either choosing an existing language, or if none exist, develop a fitting langauge. To model this, it is possible to use EEML (as done in Veritas) or i* (proposed by a number of students) b) (15 points) After a long process it is established that A/S Dental will use METIS as the modeling tool. As for language they want to use either UML or EEML. From question 3a) they have established what they will need to model, and what type of persons will be involved in modeling. Given this, describe an approach for how to establish the most appropriate language for the organization. NOTE, you are not to do the actual evaluation. LS: One approach is provided in A15 (Vital case). Possible steps: Identify langauge candidates Refine the language quality framework in SEQUAL for the case Evaluate the languages according to the given criteria. For some areas, this can be doone analytically, whereas for others it must be done empirically (e.g. participant appropriateness) Sum up, make a choice

of 17 NORSK BOKMÅL VERSJON Oppgave 1 Kort om modelleringsspråk og modelleringsteknikker (20 poeng) a) (5 poeng) I kapittel 2 av Information Systems Engineering: Conceptual Modeling in a Quality Perspective by Krogstie and Sølvberg, beskrives 7 ulike modelleringsperspektiver. Beskriv hovedelementene innen kommunikasjonsperspektivet (også kalt talehandlingsperspektivet). LS: Talehandlingsperspektivet er basert på arbeid innen språkvitenskap (Austin, Searle, Habermas ) der man ser på hvordan man gjør ting gjennom å uttrykke seg. Hovedkonsepter er talehandlinger og konversasjoner (Sammensetning av talehandlinger. Det finnes ulike typer talehandlinger, med basis i Searle skiller man mellom 5: Assertive, directive, commisive, declarative, og expressive. Se for øvrig lkapittel 2 i pensumboken. b) (10 poeng) Mis-use cases (som beskrevet i A12- Sindre and Opdahl, Eliciting Security Requirements with Misuse Cases ), og utvidelser av i* (som beskrevet i A13 - Liu, Yu, and Mylopoulos, Security and Privacy Requirements Analysis within a Social Setting ) foreslås for modellering av sikkerhetskrav. Evaluer begge angrepsmåtene i forhold til egnethet for domenet sikkerhetskrav LS: I misuse cases modellerer man i tillegg til use cases/actors såkalte mis-use case (ikke ønskede handlinger og misactors) I forhold til i* ser man på hvordan actorer kan gjøre handlinger som truer de avhengighetene som er modelleret mellom aktører i i*- modeller. De har litt ulik fokus: Mis-use cases fokuserer primært på andre aktører en de som normalt er involvert/avhengig av systemet, mens i i* ser man primært på de eksisterende aktørene, og i hvilken grad de kan handle på en truende måte. På den annen side kan man i i* også inkludere andre aktører (men skiller ikke disse visuelt). Slik sett kan man modellere flere typer trusler (både interne og eksterne). I tillegg har man i i* i tillegg til task-dependencies (der en task typisk kan tilsvare en use-case) også ha trusler mot soft-goal, goal og resource dependencies. Alt i alt kan vi si at måten å modellere dette i i* derfor er mer uttrykkskraftig enn use cases (på bekostning av at det er et mer komplisert språk) For begge angrepsmåter gjelder det at det er en rekke sikkerhetskrav (jmf Firesmith) som ikke kan modelleres, i.e. non-repudiation, surviveability etc. Forventer ikke en detaljert oversikt over dette c) (5 poeng) I A02 - Krogstie, J. and Jørgensen, H. D. Interactive Models for Supporting Networked Organisations, beskrives interaktive modeller. Hva kjennetegner interaktive modeller? 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

of 17 Oppgave 2 Modellering og kvalitet av modeller, EEML (50 poeng) Denne oppgaven skal besvares på bakgrunn av følgende beskrivelse (I kursiv) Denne prosessen omfatter planleggingen en faglærer gjør før semesterstart. Den skal føre til at studentene ved semesterstart blir møtt med et gjennomarbeidet studieopplegg. Det er naturlig at planleggingen tar utgangspunkt i læringsmålene i emnebeskrivelsen. Planleggingen dekker både faglige, pedagogiske og praktiske forhold for å gi studentene gode læringsbetingelser Ansvaret for det enkelte fag hviler på et institutt. Instituttleder peker ut en ansvarlig faglærer for hvert emne i hvert semester. Denne omtales også som emneansvarlig og har ansvar for å planlegge semesteret og koordinere undervisningen. Emneansvarlig skal med utgangspunkt i emnebeskrivelse og tidligere erfaringer, presisere nærmere læringsmålene og arbeidsmåter og innhold som skal bidra til å nå disse målene. Dessuten anbefales det at emneansvarlig henter fram evaluering med tiltaksplan fra forrige gangs gjennomføring Emneansvarlig skal melde inn de behov for ressurser som er nødvendige for sin undervisning og studentenes læring. Rombehov og behov for læringsassistenter meldes til instituttet, behov for undervisningsmateriell meldes til universitetsbiblioteket og til bokhandelen. Dette gjøres i så god tid at ressursene er på plass ved semesterstart. Emneansvarliges planleggingsarbeid oppsummeres i en semesterplan som skal være til hjelp for studenter, eventuelt andre faglærere og læringsassistenter på emnet. Semesterplanen kunngjøres i It's:learning eller på annen måte. Appendix 1 viser en konseptuell språk-model av relevante deler av EEML, og inkludere de viktigste delene av prosess og målmodellering i EEML. NB: Denne modellen er inkludert for å vise de relevante symbolene i språknotasjonen. a) (20 poeng) Lag en EEML-modell av beskrivelsen over, inkludert aktiviteter, flyt, ressursroller, mål, og relasjoner mellom disse konseptene.

of 17 LS: Ovenstående figur viser et toppnivå task med mål. Oppdaterte læringsmål som resultat er ikke noe som kan forventes (liberal bruk av språket). Har laget relativt få mål her, det går an å bryte dette ned med basis i teksten Planlegg fag er detaljert under

of 17 Har her valgt å vise alle ressurs-roller også på topp-nivå, mest for at det skal være lettere å se hva disse er for noe b) (15 poeng) Bruk kvalitetsrammeverket (SEQUAL), og evaluer fysisk, empirisk, syntaktisk og semantisk kvalitet av modellen du lagde under oppgave 2a. Fysisk kvalitet: bør si noe om i hvilken grad all kunnskap er representert og hvor persistent og tilgjengelig den er for andre. Der det er ting i teksten som ikke kan uttykkes i språket, kan det nevnes her (eller på semantisk kvalitet) Empirisk kvalitet: Bør inkludere vurdering av layout, kryssende linjer etc. Syntaktisk kvalitet: Vurdering om modellen er riktig i henhold til EEML

of 17 Semantisk kvalitet: Er modellen riktig og komplett relativt til den tekstlige beskrivelsen av modellen. Hvis man ikke har fått med alt kan dette kan det forklares med feasible semantic quality (gitt at det er eksamen) c) (15 poeng) Kvalitetsrammeverket SEQUAL er i seg selv en modell. I tillegg til beskrivelsen i boka, er det også er beskrevet i en rekke vitenskaplige artikler. Rammeverket er ment å være relevant for alle som utvikler modeller i sammenheng med informasjonssystemutvikling. Sett i lys av dette, vurder den oppfattede semantiske kvaliteten pragmatiske kvaliteten sosiale kvaliteten til kvalitetsrammeverket. LS: Denne er relativt vanskelig (men er diskutert blant annet på forelesning) Oppfattet semantisk kvalitet: I hvilken grad modellen er fullstendig og korrekt (i forhold til studenten, side det er han/hun som tolker modellen her og har kunnskap om denne Pragmatisk kvalitet: Vurder hvor lett det er å forstå modellen og svakheter i forhold til represntatsjonen (ikke noen operasjonell semantikk, lite tilgjengelig for veldig mange av de den er relevant for etc) Her er det også åpninger for at studenten kan kritisere hvordan modellen er fremstilt i ulike artikler i.e. at den finnes i litt ulike versjoner, noe som gjør det vanskeligere å forstå hva som er riktig.. Sosial kvalitet: Det er en rekke stakeholdere som ikke har modellen tilgjengelig, og heller ikke så mange av som har den tilgjengelig som har adoptert den, i.e. dårlig sosial kvalitet Oppgave 3 Kvalitet av modelleringsspråk (30 poeng) A/S Dental (Et norsk forsikringsselskap, med tannforsikring som spesialitet) har et stort initiativ for å videreutvikle sine virksomhetssystemer. Dette inkluderer hvordan man skal bli bedre integrert med kunder, det offentlige og ulike tjenestetilbydere som for eksempel tannleger. Initiativet vil bli startet og koordinert gjennom et prosjekt for å utvikle en virksomhetsarkitektur, hvor alle prosjekter, applikasjoner, forretningsprosesser, strategier og organisasjonsenheter i virksomheten skal modelleres b) (15 poeng) Beskriv overordnet en fremgangsmåte for hvordan man kan etablere krav til en ny modelleringsmetode for selskapet. Modelleringsmetoden inneholder beskrivelse av modelleringsspråk og modelleringsverktøy. LS: mulig prosess, med basis i A21: Avklar mål for overordnet prosjekt Avklar mål for modellering, knytt disse mot mot overodnede mål

of 17 Finn ut hvilke modelleringsaktiviteter det er behov for for å oppnå disse målene (sensemaking, aktivering, analyse/simulering etc) Avklar stakeholders i forhold til disse målene, både hvem som kommer til aktivt å modellere og hvem som trenger å forstå (ulike deler av) modellene. Med basis i representanter fra de ulike stakeholdergruppene, avklar krav til modelleringsspråk og modelleringsverktøy Krav til modelleringsspråk kan struktureres i forhold til språkkvalitet, krav til verktøy kan struktureres i forhold til midler for å oppnå modellkvalitet på ulike nivåer. Bruk disse oversiktene for evaluering en relevante verktøy/språk, eventuelt for å utvikle tilpassede språk hvis det ikke finnes eksisterende språk som passer. Modelleringsmessig er det mulig å bruke enten EEML (som i den relevante artikkelen) og i* (som er foreslått i en del besvarelser. c) (15 poeng) Etter en lengre prosess, bestemmer A/S Dental seg for å bruke METIS som modelleringsverktøy. De vil enten bruke UML eller EEML som modelleringsspråk. Fra arbeidet som du har beskrevet i oppgave 3a) har de avklart hva det er de trenger å modellere, samt hvem som vil være involvert i modelleringen. Beskriv en mulig fremgangsmåte for hvordan man kan velge det modelleringsspråket som er best egnet for organisasjonen. Merk at du ikke skal gjøre selve evalueringen. LS: En basis for fremgangsmåte her er artikkel A15. Mulige steg: Identifiser kandidater til språk Med basis i språkkvalitetsrammeverket og identifiserte stakeholders, avklar hvilke deler av rammeverket som er relevant, eventuelt utvid med detalj-kategorier. Evaluere språkene i henhold til de ulike kriteriene. I noen tilfeller (e.g. domain appropriateness, gitt at man har blitt enig om hvilke konsepter det er som skal evalueres og technical actor appropriateness) kan dette gjøres analytisk, mens i andre bør det gjøres empirisk (e.g for comprehensibility appropriateness, knowledge externalizability appropriateness). Den empiriske delen kan basere seg på for eksempel utvikling av eksempel-modeller fra domenet til A/S Dental. Her bør man både prøve ut språket brukt i modellering (av representanter fra de gruppene som skal modellerer), samt forståelse og evne til å bruke kunnskap fra modellene i andre sammenhenger fra representanter fra de gruppene som trenger å forstå modellene. (jmf A19- Gemino/Wand). Det vil trolig ikke være formålstjenlig (for bedriften) med et mer vitenskaplig eksperiment (jmf A17 Sinha/Vessey). Med basis i evalueringen av de enkelte områdene oppsummere Ta et valg med basis i dette samt i forhold til eksistensen av egnede verktøy og metoder (delvis dekket i organizational appropriateness)

of 17 NYNORSK VERSJON Oppgåve 1 Kort om modelleringsspråk og modelleringsteknikkar (20 poeng) a) (5 poeng) I kapittel 2 av Information Systems Engineering: Conceptual Modeling in a Quality Perspective av Krogstie and Sølvberg, blir 7 ulike modelleringsperspektiv diskutert. Beskriv dei viktigaste delane innan kommunikasjonsperspektivet (også omtala som talehandlingsperspektivet). b) (10 poeng) Mis-use cases (som omtala i A12- Sindre and Opdahl, Eliciting Security Requirements with Misuse Cases ), og utvidingar av i* (som omtala i A13 - Liu, Yu, and Mylopoulos, Security and Privacy Requirements Analysis within a Social Setting ) blir foreslått for modellering av sikkerheitskrav. Evaluer begge forslaga i forhold til om språket er passande for domenet sikkerheitskrav c) (5 poeng) I A02 - Krogstie, J. and Jørgensen, H. D. Interactive Models for Supporting Networked Organisations, blir interaktive modeller beskrivne. Kva kjenneteiknar interaktive modellar? Oppgåve 2 Modellering og kvalitet av modellar, EEML (50 poeng) Denne oppgåva skal du svare på basert på følgjande beskriving (i kursiv) Denne prosessen omfattar planlegginga ein faglærer gjer før semesterstart. Han skal føre til at studentane ved semesterstart blir møtte med eit gjennomarbeidd studieopplegg. Det er naturleg at planlegginga tek utgangspunkt i læringsmåla i emneframstillinga. Planlegginga dekkjer både faglege, pedagogiske og praktiske forhold for å gi studentane gode læringsvilkår. Ansvaret for det enkelte fag kvilar på eit institutt. Instituttleiar peikar ut ein ansvarleg faglærar for kvart emne i kvart semester. Denne blir også omtala som emneansvarleg og har ansvar for å planleggje semesteret og koordinere undervisinga. Emneansvarleg skal med utgangspunkt i emneframstillinga og tidligare erfaringar presisere nærmare læringsmåla og arbeidsmåtar og innhald som skal bidra til å nå desse måla. Dessutan blir det anbefalt at emneansvarleg hentar fram evaluering med tiltaksplan frå førre gangs gjennomføring Emneansvarleg skal melde inn dei behova for ressursar som er nødvendige for si undervising og studentane si læring. Rombehov og behov for læringsassistentar blir melde til instituttet, behov for undervisingsmateriell blir melde til universitetsbiblioteket og til bokhandelen. Dette må gjerast i så god tid at ressursane er på plass ved semesterstart.

of 17 Emneansvarlege sitt planleggingsarbeid blir samla i ein semesterplan som skal vere til hjelp for studentar, eventuelt andre faglærarar og læringsassistentar på emnet. Semesterplanen blir kunngjort i It's:learning eller på annan måte. Appendix 1 viser ein konseptuell språk-modell av relevante delar av EEML, og inkluderer dei viktigaste delane av prosess- og målmodelleringa i EEML. NB: Denne modellen er inkludert for å vise dei relevante symbola i språknotasjonen. d) (20 poeng) Lag ein EEML-modell av beskrivinga over, inkludert aktivitetar, flyt, ressursroller, mål, og relasjonar mellom desse konsepta. e) (15 poeng) Bruk kvalitetsrammeverket (SEQUAL), og evaluer fysisk, empirisk, syntaktisk og semantisk kvalitet av modellen du laga under oppgåve 2a. f) (15 poeng) Kvalitetsrammeverket SEQUAL er i seg sjølv ein modell. I tillegg til beskrivinga i boka, er det også beskrive i ei rekkje vitskaplege artiklar. Rammeverket er meint å vere relevant for alle som utviklar modellar i samanheng med informasjonssystemutvikling. Sett i lys av dette, vurder den oppfattete semantiske kvaliteten pragmatiske kvaliteten sosiale kvaliteten til kvalitetsrammeverket Oppgåve 3 Kvalitet av modelleringsspråk (30 poeng) A/S Dental (Eit norsk forsikringsselskap med tannforsikring som spesialitet) har eit stort initiativ for å vidareutvikle sine verksemdssystemer. Dette inkluderer korleis ein skal bli betre integrert med kundar, det offentlege og ulike tenestetilbydarar som for eksempel tannlegar. Initiativet vil bli starta og koordinert gjennom eit prosjekt for å utvikle ein verksemdsarkitektur, der alle prosjekt, applikasjonar, forretningsprosessar, strategiar og organisasjonseiningar i verksemda skal modellerast d) (15 poeng) Beskriv overordna ein framgangsmåte for korleis ein kan etablere krav til ein ny modelleringsmetode for selskapet. Modelleringsmetoden inneheld beskriving av modelleringsspråk og modelleringsverkty. e) (15 poeng) Etter ein lengre prosess, bestemmer A/S Dental seg for å bruke METIS som modelleringsverkty. Dei vil anten bruke UML eller EEML som modelleringsspråk. Frå arbeidet som du har omtala i oppgåve 3a) har dei avklart kva det er dei treng å modellere, samt kven som vil vere involvert i modelleringa. Beskriv ein mogleg framgangsmåte for korleis ein kan velje det modelleringsspråket som er best eigna for organisasjonen. Merk at du ikkje skal gjere sjølve evalueringa.

Appendix 1: EEML Conceptual meta-model Page 17 of 17