Metamodeling in SysML / UML
Die Modellierungssprachen wie UML, SysML oder die BPMN, welche durch die Object Management Group (OMG) definiert wurden, basieren auf dem Konzept von sprachbasierten Metamodellen. Ein sprachbasiertes Meta-Modell stellt die Elemente einer Modellierungssprache und ihre Beziehungen in einem Modell dar. WIKI17c
Den Meta-Modellen der OMG liegt die Meta Object Facility (MOF) zu Grunde. Die MOF beschreibt eine Metadaten-Architektur, dessen Kernbestandteil das Meta-Meta-Modell ist. Sie wurde mit dem Ziel definiert, eine gemeinsame Grundlage für verschiedene Meta-Modelle zu definieren. Dieser Ansatz bietet einige Vorteile, da verschiedene Meta-Modelle dadurch gleichartig persistiert und verarbeitet werden können. Die Modelltransformation ist eine Art der Verarbeitung von Modellen. WIKI17d
Abbildung 4 zeigt beispielhaft den Zusammenhang der verschiedenen Ebenen der (Meta-)Modelle anhand der UML.
Abbildung 4: Ebenen der Meta-Modelle WIKI17f
Profil-Mechanismus
Um eine Modellierungssprache wie UML oder SysML um domänenspezifische Sprachelemente zu erweitern, stellt die OMG einen Profil-Mechanismus bereit. Ein Profil ist eine konkrete Erweiterung eines Metamodells. Ein leichtgewichtiger Mechanismus für die Erweiterung eines Metamodells sind Stereotypen. Ein Stereotyp spezialisiert eine Metaklasse für ein spezifisches Einsatzgebiet.
Für jeden Stereotypen können Stereotypeigenschaften definiert werden, in denen domänenspezifische Informationen gespeichert werden können. Der Profil-Mechanismus wird im Folgenden anhand von Beispielen erläutert.
Die folgende Abbildung erweitert die Metaklasse Actor um den Stereotypen externalSystem. Diese Erweiterung kann genutzt werden, um bei einem Use-Case-Diagramm die Akteurestärker zu differenzieren.
Abbildung 5: Erweiterung der Meta-Klasse Akteur
In Abbildung 6 wird die konkrete Anwendung eines externalSystems in einem Use-Case-Diagramm gezeigt. Das Diagramm zeigt Use-Cases für ein Smart Home System. In dem Use-Case „Jalousien mit Smartphone steuern“ ist der Akteur „Bewohner“ und das externalSystem „Jalousie“ beteiligt.
Abbildung 6: Konkrete Anwendung der Aktuer-Erweiterung
Ein Stereotyp kann von anderen Stereotypen mit Hilfe einer „Generalisierung“ spezialisiert werden. In Abbildung 7 ist der Stereotyp „Requirement“ von der Metaklasse Class erweitert worden. Der Stereotyp besitzt zusätzliche Eigenschaften wie z.B. Id und Text. Von „Requirement“ wurde ein spezialisierter Stereotyp „ExtendedRequirement“ erzeugt, der alle Eigenschaften von „Requirement“ besitzt und zusätzlich die Attribute obligation und priority enthält. Für die bessere Differenzierung von Anforderungen wurden von „ExtendedRequirement“ die drei Anforderungstypen „Business Requirement“, „System Requirement“ und „Design Requirement“ abgeleitet.
Abbildung 7: Erweiterung einer Anforderung
Abbildung 8 zeigt die Visualisierung des Stereotypen „Business Requirement“ in einem Requirement Diagramm der SysML.
Abbildung 8: Anwendung des Stereotypens "Business Requirement"