Modellierung I (Wintersemester 2016/2017)

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

Allgemeine Information

• Semesterwochenstunden: 4
• ECTS: 6
• Benotet: Ja
• Einschreibefrist:
• 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:

• Matthias Kunze und Mathias Weske. Behavioural Models - From Modelling Finite Automata to Analysing Business Processes. Springer Berlin Heidelberg New York. 2016. ISBN 978-3-319-44958-6
• Tabeling. Softwaresysteme und ihre Modellierung. Springer Berlin Heidelberg New York. 2005. ISBN 3540258280
• Mathias Weske: Business Process Management: Concepts, Languages, Architectures. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2012, 2007 ISBN 978-3-642-28615-5

Lern- und Lehrformen

Es finden zwei 90-minütige Vorlesungen pro Woche statt:

• Montag, 9:15-10:45 Uhr
• Dienstag, 9:15-10:45 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 Dienstagsvorlesung.

Leistungserfassung

Zur differenzierten Leistungsbewertung wird eine abschließende Modulprüfung angeboten. Eine 120-minütige Klausur findet hierfür gegen Ende des Semesters statt.

Die Klausur findet am 21. Februar um 10.00 Uhr (HS 1+2+3) statt.

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.

Termine

Die Übung wird ca. alle zwei Wochen in Übungsgruppen stattfinden. Die Übungen werden in KW 44, 46, 48, 50, 1, 3, 5, 6 stattfinden:

 

• Gruppe 1 (A-1.1), Gruppe 2 (H-2.57)

- Mo, 11:00 – 12:30
- Ü1 vom 31.10. verlegt (wegen Reformationstag)  Gruppe 1 auf Fr, 4.11 um 9:15 – 10:45 (A 2.2) und Gruppe 2 auf Di, 1.11 um 17:00 – 18:30 (H E.52)

• Gruppe 3 (A-2.2),

- Mo, 15:15 – 16:45
- Ü1 vom 31.10. verlegt (wegen Reformationstag)  auf Mi, 2.11 um 17:00 – 18:30 (A-2.2)

• Gruppe 4 (A-2.1)

- Di, 9:15 – 10:45

• Gruppe 5 (A-2.1)

- Mi, 13:30 – 15:00
- außer Gruppen weiß – Studienbegleitendes Seminar

• Gruppe 6 (A-2.1), Gruppe 7 (A-2.2)

- Mi, 15:15 – 16:45

• Gruppe 8 (H E.52)

- Do, 13:30 – 15:00
- außer Gruppen blau, grün, orange – Studienbegleitendes Seminar

• Gruppe 9 (A 2.1)

- Do, 15:15 – 16:45

• Gruppe 10 (A-1.1)

- Fr, 9:15 – 10:45

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