Alapvető programozási (Java, C, C++) és rendszermodellezési ismeretek

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Napjainkra a modell alapú szoftver- és rendszertervezés az informatika számos területén (pl. autóipar, repülőgépipar, üzleti folyamatok) tekinthető az egyik vezető fejlesztési módszertannak. A magasszintű, precíz, szabványos és szakterület-specifikus modellek megalkotásával és ellenőrzésével a tervezés korai fázisaiban kiszűrhető számos ellentmondás és tervezési hiba, melyek egy kódcentrikus fejlesztési folyamat esetében csak a tesztelés során deríthetők fel.  Modellszimulációk segítségével előzetesen megbecsülhető a rendszer várható teljesítménye, megbízhatósága vagy rendelkezésre állása is. Automatikus kódgenerátorok és modelltranszformációk segítségével pedig automatizálhatóvá válik az implementáció számos kritikus lépése, mint a forráskód, a konfigurációs leírók vagy a dokumentáció elkészítése.

A hatékony modellalapú tervezéshez elengedhetetlenek a modern, egyedi tervező- és ellenőrzőeszközök is, ezért a tárgy bemutatja azok kifejlesztéséhez szükséges alaptechnológiákat, többek között a szakterület specifikus modellezési nyelvek, modell-lekérdezések és transzformációk, és kódgenerátorok tervezési technológiáit. Betekintést ad továbbá a modell alapú tervezés fejlesztési módszertanának legfontosabb kérdéseibe is.

A tantárgy célja, hogy egy szoftverfejlesztési házi feladat tervezésén és implementációján keresztül egyszerre mutassa be a modell alapú módszerek alapjait, az ipari környezetben használatos technológiákat és a kapcsolódó tervezési módszertanokat. Ennek keretében a hallgatók részletesen megismerik

1. a kritikus rendszerek tervezésének komplex feladataival és módszereivel (platform modellezés, hibatűrő tervezési minták, allokáció, ütemezés, optimalizáció, szolgáltatásbiztonsági paraméterek),
2. az ezt támogató szakterület-specifikus tervezőeszközök fejlesztési alapjaival (metamodellezés, grafikus és szöveges nyelvek, nézetek, nézőpontok),
3. az automatizálást támogató modell alapú módszereket és technológiákat (modell-lekérdezése, modelltranszformációk, kódgenerátorok) valamint,
4. a modell alapú fejlesztési folyamat során használt főbb elvekkel.

A tárgy elvégzésével a hallgatók olyan ismeretekre tesznek szert, amelyek segítségével képesek lesznek egy komplex informatikai rendszer projekt modell alapú tervezésére továbbá az egyes lépések hiányzó automatizált eszköztámogatásának a kifejlesztésére is.

Az előadások tematikája:

Előadás	Előadás anyaga
1.	Bevezetés: Szakterület-specifikus nyelvek és modelltranszformációk szerepe kritikus rendszerek modellvezérelt tervezésében. A nyílt forráskódú tervezőrendszerek szerepe.
2.	Modellezési nyelvek tervezése és technológiái: Metamodellezés/Ontológiák (EMF, OWL/RDF). Származtatott modellelemek. Absztrakció és hierarchia szerepe a modellezésben. UML Profile-ok felépítése.
3.	Modellezési nyelvek tervezése és technológiái: Modell-lekérdező nyelvek, (OCL, gráfminták), Jólformáltsági kényszerek, Kiértékelési stratégiák (inkrementális vs. lokális keresés). Esettanulmány (DSM).
4.	Modellezési nyelvek tervezése és technológiái: Nézetek, nézőpontok, Grafikus és szöveges nyelv. Absztrakt és konkrét szintakszis.  definíciója és kapcsolata. Szöveges és grafikus szintakszist támogató keretrendszerek. Esettanulmány (DSM)
5.	Modell alapú módszerek: Automatikus modelltranszformációk; Modelltranszformációk csoportosítása. A model-to-model (M2M) és model-to-text (M2T) transzformációk. Szabványos / népszerű modelltranszformációs nyelvek. Inkrementális modell-szinkronizáció. Modell-szimuláció szerepe viselkedésleíró nyelvekben.
6.	Automatikus kódgenerátorok: Minta (template) alapú kódgenerátorok. Közvetett kódgenerátorok (M2M + nyelvtan alapú formázás). Inkrementális kódgenerátorok. Kódgenerátorok tanúsítványozása. Esettanulmány
7.	Kritikus rendszertervezés: Követelmény, funkcionális és strukturális modellezés; a kapcsolódó szabványos nyelvek és profile-ok (UML MARTE, SysML) áttekintése, modellezési best practice-ek, esettanulmány.
8.	Kritikus rendszertervezés: Platform modellezés, Architekturális tervezési minták; Redundancia és hibatűrés; a kapcsolódó szabványos nyelvek és profile-ok (UML MARTE) áttekintése, modellezési best practice-ek, esettanulmány.
9.	Kritikus rendszertervezés: Erőforrás partícionálás, Esemény- és idővezérelt rendszerek; Extra-funkcionális paraméterek modell alapú analízise. Munkafolyamat szemléletű allokációs folyamat. Nyomonkövethetőség
10.	Kritikus rendszertervezés: Tervezési tér felderítés; Konfigurációtervezés; Tervezési variánsok szisztematikus előállítása és kiértékelése
11.	Kollaboratív modellezés: Csoportosítás: offline (SVN, CVS) és online (pl. GoogleDocs) megközelítések. Modellek összehasonlítása. Eszközintegráció: célja, kihívásai; Munkafolyamat szemléletű eszközintegráció
12.	Üzleti folyamatok modellezése és analízise: BPMN alapú modellezés és szimuláció alapú analízis. Modellezési best practice-ek, esettanulmány.
13.	Szabály alapú rendszerek: Prioritások és konfliktusok kezelése, szabályok ütemezés. Komplex eseményfeldolgozás (Complex Event Processing): események fogalma, (időablakozott) feldolgozása.
14.	Modell alapú fejlesztési folyamat (Modell menedzsment; költségbecslés; agilis MDE)

A gyakorlatok tematikája:

A szorgalmi időszakban: A félév végi aláírás feltétele a tárgy anyagát felölelő házi feladat (otthoni feladat) önálló, megfelelő színvonalú elkészítése. A házi feladat kiadása legkésőbb a 4. oktatási héten, beadása pedig a 14. oktatási héten történik. A félév folyamán a házi feladat előrehaladását rendszeresen ellenőrizzük.

A vizsgaidőszakban: A hallgatók a tárgyból szóbeli vizsgát tesznek. A vizsga feltétele az aláírás megszerzése, a megszerzett aláírás 3 évig érvényes. A félévközi házi feladat (otthoni feladat) értékelése 50% súllyal számít bele a vizsgajegybe.

Elővizsga: Nincs.

A vizsga egyszeri javítására minden hallgató jogosult, ekkor az érvényes eredmény a legutolsó alkalommal elért osztályzat.

Marco Brambilla, Jordi Cabot, Manuel Wimmer: Model Driven Software Engineering in Practice. Morgan&Claypool Publishers, 2012.

J. Holt, S. Perry: SysML for Systems Engineering, 2008.