Modellierungssprachen und Formalismen (Wintersemester 2022/2023)

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

Allgemeine Information

• Semesterwochenstunden: 4
• ECTS: 6
• Benotet: Ja
• Einschreibefrist: 01.10.2022 -31.10.2022
• Prüfungszeitpunkt §9 (4) BAMA-O: 09.12.2022
• 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 essenzieller 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

Die Veranstaltung wird in der ersten Hälfte des Semesters stattfinden. Die Vorlesungen werden vom 17.10. bis zum 29.11. gehalten. Die Klausur wird voraussichtlich in der Kalenderwoche 50 stattfinden. Vorlesungen und Übungen finden ausschließlich in Präsenz statt. Zusätzlich zu den zwei Vorlesungen pro Woche wird es asynchrone Lehrinhalte in Form von Lehr-Videos geben. Diese sind in den jeweiligen Wochen anzuschauen.

Alle Lehrmaterialien und Übungen werden zentral über Moodle organisiert. Teilnehmende Studierende schreiben sich bitte in den Kurs "Modellierungssprachen und Formalismen 2022/2023" auf moodle2.uni-potsdam.de unter Verwendung des Einschreibeschlüssels 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 Geschäftsentscheidungen 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 in Präsenz statt. Die Vorlesung folgt einem hybriden Konzept: Zusätzlich zu den Vorlesungen in Präsenz werden jede Woche Vorlesungsinhalte online als Videos asynchron im Moodle hochgeladen.

Zusätzlich werden jede Woche im Moodle Quizzes veröffentlicht. Die Besprechung der Quizze findet jede Woche zu einem der Vorlesungstermine im Hörsaal in Präsenz statt. Die Quizze sind kleine wöchentliche Aufgaben, die den asynchronen Vorlesungsinhalt aufgreifen und gegebenenfalls vertiefen.

Daneben gibt es wöchentliche Übungen, zu denen vorher gestellte Übungsaufgaben abgegeben und dann auch vorgeführt und mit den betreuenden Tutoren diskutiert werden. Die Übungsaufgaben werden jeden Montag ausgegeben. Diese Übungen sind von 2 Studierenden zu bearbeiten und bis zum folgenden Montag, um 9 Uhr abzugeben. Diese Übung wird in der folgenden Woche in den Übungsterminen besprochen.

Leistungserfassung

Zur differenzierten Leistungsbewertung wird eine abschließende Modulprüfung angeboten. Eine 120-minütige Klausur findet hierfür in der Mitte 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. Bitte beachten Sie auch die Informationen des Studienreferats.

Termine

Regulär gibt es pro Woche zwei Vorlesungen in Präsenz in Hörsaal 1:

• Montag, 9:15 - 10:45
• Dienstag, 11:00 – 12:30

Die erste Vorlesung findet am Montag, dem 17.10.22, um 11 Uhr in Hörsaal 1 statt.

Die Wahl der Übungsgruppen findet vom 17.10. bis 21.10. im Moodle statt.

Zusätzlich gibt es am Mittwoch, dem 02.11.22, um 9.15 Uhr eine zusätzliche Vorlesung in Hörsaal 1.

Die Klausur findet am 09.12.22 um 9:00 Uhr in Hörsaal 1 und Hörsaal 2 statt.

Weitere Informationen befinden sich im Moodle.

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