Modellierung I (Wintersemester 2014/2015)

Dozent: Prof. Dr. Mathias Weske (Business Process Technology)

Allgemeine Information

• Semesterwochenstunden: 4
• ECTS: 6
• Benotet: Ja
• Einschreibefrist: 24.10.2014
• Lehrform: VU
• Belegungsart: Pflichtmodul

Studiengänge, Modulgruppen & Module

Beschreibung

Modellierung für das Problemverständnis

Die Modellierung gehört zu den Kernaufgaben der Informatik. Sie stellt eine wesentliche Arbeitsmethode dar, die in allen Gebieten des Faches breite Anwendung findet. Probleme, seien sie das Verstehen oder Gestalten von Systemen, Lösen von Aufgaben, oder Strukturieren von Information, werden häufig als Ganzes oder in Teilaspekten modelliert.

Somit führt die Modellierung häufig zu einem besseren Verständnis desselben, was wiederum Voraussetzung für eine adäquate Lösung des Problems ist.

Modelle als Systementwurf

Modellierung ist ein essentieller Schritt zum Verstehen eines Problems und ermöglicht das Kommunizieren über das Problem. Sie liefert ein gedankliches Hilfsmittel zum Gestalten, Bewerten oder Kritisieren einer geplanten Lösung oder der Anforderungen an eine Lösung.

Die bei der Modellierung gewonnenen Einblicke liefern darüber hinaus auch den Schlüssel für einen systematischen Entwurf. Deswegen werden Probleme modelliert, bevor man versucht sie oder Teile von ihnen durch den Entwurf von Software, Algorithmen, Daten und/oder Hardware zu lösen bzw. zu implementieren.

Übersicht der Vorlesung

In der Vorlesung werden verschiedene Modellierungssprachen und die zugrunde liegenden Konzepte vermittelt. Dazu gliedert sich die Vorlesung in die folgenden Teile.

 

1. Einleitung
   Im ersten Teil der Vorlesung werden grundlegende Begriffe zur Modellierung diskutiert, wie zum Beispiel der Zusammenhang zwischen einem Modell und einem – möglicherweise nicht existenten – Original.
   
2. Einführung in die Modelltheorie
   Die Modelltheorie umfasst Überlegungen zur Kommunikation von Wissen auf Grundlage wohldefinierter Symbole. Es werden Konzepte der Modellierung, wie Metamodelle diskutiert.
   
3. Modelle in der Mathematik
   Alle Modelle, die in Diagrammen erfasst werden, haben dieselbe grundlegende mathematische Struktur eines Graphen. Oft fußen Modelle aber auf umfassenderen mathematischen Modellen – Datenmodelle zum Beispiel basieren auf Relationenalgebra. Diese Grundlagen werden im dritten Teil der Vorlesung besprochen.
   
4. Daten- und Objektmodellierung
   Datenmodellierung ist die Grundlage zum Entwurf von Datenbanken und Softwaresystemen, da sie die Struktur von gespeicherten oder kommunizierten Daten formal beschreiben.
   
5. Funktions- Ablauf- und Strukturmodellierung
   Neben der Datenmodellierung können Programmabläufe, statt durch Quelltext, übersichtlich in Diagrammen dargestellt werden.
   
6. Sequenzielles Verhalten
   Die Modellierung sequenziellen Verhaltens basiert auf der Theorie von Automaten, dass sich ein System immer in genau einem Zustand befindet und zu jedem Zeitpunkt nur eine Aktivität ausgeführt werden kann. Damit wird die Grundlage für die Modellierung von Systemverhalten und dessen Analyse geschaffen.
   
7. Nebenläufiges Verhalten
   Systeme, die mehrere Aktivitäten gleichzeitig ausführen können, werden nebenläufig genannt. Viele moderne Modellierungssprachen für Softwaresysteme erlauben Nebenläufigkeit. Nebenläufige Systeme basieren auf sequenziellem Verhalten, es müssen bei der Modellierung aber besondere Eigenschaften berücksichtigt werden.
   
8. Zusammengesetzten Verhalten
   Als zusammengesetztes Verhalten bezeichnet man das Verhalten mehrerer Systeme, die voneinander unabhängig agieren, dabei aber auch miteinander interagieren. Durch die Interaktion entstehen implizite Abhängigkeiten zwischen diesen Systemen.
   
9. Modellierung von Geschäftsprozessen
   Abschließend werden Geschäftsprozesse für die Modellierung von Verhalten auf abstraktem Niveau vorgestellt. Dabei erfassen Prozessmodelle nicht einzelne Funktionsaufrufe eines Softwaresystems, sondern Aktivitäten, die in der Verantwortung verschiedener Rollen – zum Beispiel Web Services oder menschliche Akteure – in kausaler Abhängigkeit stehen. Geschäftsprozesse gelten daher auch als Schlüssel zur Integration von IT-Systemen mit den fachlichen Anforderungen und Abläufen eines Unternehmens.

Literatur

Die Folien zur Vorlesung werden im internen Bereich zur Verfügung gestellt.

Zur Ergänzung und Vertiefung der Lehrinhalte werden die folgenden Bücher und Materialien empfohlen:

• Tabeling. Softwaresysteme und ihre Modellierung. Springer Berlin Heidelberg New York. 2005. ISBN 3540258280
• Uwe Kastens und Hans Kleine Büning. Modellierung: Grundlagen und formale Methoden. Carl Hanser Verlag. 2. Auflage. 2008. ISBN 3446415378

Lern- und Lehrformen

Es finden zwei 90-minütige Vorlesungen pro Woche statt:

• Dienstags, 13:30-15:00 Uhr
• Mittwochs, 13:30-15:00 Uhr

Daneben gibt es zweiwöchentlich Übungen, zu denen vorher gestellte Übungsaufgaben abgegeben und dann auch vorgeführt und mit den betreuenden Tutoren diskutiert werden. Die Übungsaufgaben werden eine Woche vorher ausgegeben.

Die Übungen werden in den Übungsgruppen zu jeweils individuellen Terminen stattfinden. In Wochen, in denen eine Übung stattfindet, entfällt die Mittwochsvorlesung.

Leistungserfassung

Zur differenzierten Leistungsbewertung wird eine abschließende Modulprüfung angeboten. Eine 120-minütige Klausur findet hierfür gegen Ende des Semesters statt. Das genaue Datum wird noch bekannt gegeben.

Voraussetzung für die Teilnahme an der Klausur ist die aktive Teilnahme an den Übungen und ausreichende Bearbeitung der Übungsaufgaben, d.h. mindestens 50% der Gesamtpunktzahl je zweier aufeinanderfolgender Übungen muss erreicht worden sein.

Zusätzlich findet eine Nachprüfung statt, falls Studenten die Klausur wegen Krankheit o.Ä. nicht mitschreiben konnten oder diese nicht bestanden haben.

Termine

Die Übung wird ca. alle zwei Wochen in Übungsgruppen stattfinden.

Ab Mittwoch, 15. 10. 2014 sollen sich alle Studenten in Übungsgruppen einschreiben. Dazu werden ab 15. 10. am schwarzen Brett im Gang C-2 entsprechende Formulare aushängen.

Die Übungstermine finden sich im zentralen Stundenplan für den Bachelorstudiengang. Zur Vorbereitung wird allen Studierenden empfohlen, sich bereits mit diesen Terminen vertraut zu machen und in ihre Lehrplanung einzubeziehen.

An den folgenden wiederkehrenden Terminen finden Übungen für die einzelnen Übungsgruppen statt. Wir behalten uns Änderungen vor und werden diese ggf. hier aktualisieren.

• Gruppe 1
  Mo, 9:15 - 10:45 (A-2.2)
  
  
• Gruppe 2
  Mo, 9:15 - 10:45 (A-1.14)
  
  
• Gruppe 3
  Mo, 11:00 - 12:30 (A-2.1)
  
  
• Gruppe 4
  Mo, 11:00 - 12:30 (A-2.12)
  
  
• Gruppe 5
  Mo, 15:15 - 16:45 (A-2.2)
  außer Gruppen schwarz, gelb, orange des Studienbegleitenden Seminars
  
  
• Gruppe 6
  Di, 15:15 - 16:45 (A-2.1)
  
  
• Gruppe 7
  Di, 15:15 - 16:45 (A-2.2)
  
  
• Gruppe 8
  Mi, 13:30 - 15:00 (A-2.2)
  
  
• Gruppe 9
  Do, 13:30 - 15:00 (A-1.2)
  außer Gruppen blau, rot, grün des Studienbegleitenden Seminars
  verlegt vom 30.10. auf 28.10. um 15:15 - 16:45 (A-2.12)
  
  
• Gruppe 10
  Fr, 9:15 - 10:45 (A-1.2)
  verlegt vom 31.10. auf 29.10. um 13:30 - 15:00 (A-2.1)

Die erste Übung findet in KW 44 statt, die Aufgaben werden am 17. Oktober im Lehrmaterialienarchiv als PDF zur Verfügung gestellt und müssen bis spätestens 27. Oktober um 9:00 in gedruckter Form abgegeben werden. Dazu steht das Postfach "Modellierung 1" mit der Nummer 49 im Foyer des Hauptgebäudes zur Verfügung.

[Aktualisierung, 13.10.2014: Ein Donnerstagstermin (13:30 - 15:00) wurde auf Montag früh (9:15 - 10:45) verlegt.]

[Aktualisierung, 31.10.2014: Der Mittwochstermin wurde in Absprache mit den Studenten auf 13:30 vorgezogen.]

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