Modellierungssprachen und Formalismen (Wintersemester 2020/2021)

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

Allgemeine Information

• Semesterwochenstunden: 4
• ECTS: 6
• Benotet: Ja
• Einschreibefrist: 01.10. -20.11.2020
• Lehrform: Vorlesung / Übung
• Belegungsart: Pflichtmodul
• Lehrsprache: Deutsch

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.

Organisatorisches

Wichtig! Augrund der aktuellen Situation findet die Vorlesung bis auf weiteres virtuell via Zoom statt. Zoom Link: https://uni-potsdam.zoom.us/j/65112282548 Kenncode: 86480586

Alle Lermaterialien und Übungen werden zentral über Moodle organisiert. Teilnehmende Studierende schreiben sich bitte in den Kurs "Modellierungssprachen und Formalismen 2020/2021" auf moodle2.uni-potsdam.de unter verwendung des Einschreibechlüssels mod2020 ein.

Übungen werden in Gruppen von je 2 Studierenden bearbeitet.

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. Modellierung von Geschäftsprozessen und Entscheidungen
   Abschließend werden Geschäftsprozesse und Geschätzsentscheidungen für die Modellierung von Verhalten auf abstraktem Niveau vorgestellt. Dabei erfassen Prozess- und Entscheidungsmodelle nicht einzelne Funktionsaufrufe eines Softwaresystems, sondern Aktivitäten und Regeln, 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 Moodle 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:

• Dienstag, 9:15 - 10:45
• Mittwoch, 9:15 - 10:45

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. In KW 6 findet sowohl eine Übung wie auch die Mittwochsvorlesung statt.

Leistungserfassung

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

Die Klausur findet vorrausichtlich am 04.03.2021 um 10:00 Uhr statt. Bitte beachten Sie auch die Informationen des Studienreferats.

Termine

Wichtig! Augrund der aktuellen Situation findet die Vorlesung bis auf weiteres virtuell via Zoom statt. Zoom Link: https://uni-potsdam.zoom.us/j/65112282548 Kenncode: 86480586

Vorlesung:

• Dienstag, 9:15 - 10:45 (erster Termin 03.11.2020)
• Mittwoch, 9:15 - 10:45 (entfällt in KW 46, 48, 50, 1, 3 und 5)

Die Übung wird ca. alle zwei Wochen in Übungsgruppen stattfinden. Übungen finden in den Kalenderwochen 46, 48, 50, 1, 3, 5 und 6 statt:

• Montag, 15:15 - 16:45
• Dienstag, 13:30 - 15:00, 15:15 - 16:45
• Mittwoch, 15:15 - 16:45, 17:00 - 18:30

Die Klausur findet vorrausichtlich am 04.03.2021 um 10:00 Uhr statt.

Weitere Informationen befinden sich im Moodle.

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