A semantic-meta-model for the formal specification and verification of business-domains with XML

Abstract

The rapidly growing use of XML in the development of business to business (B2B) applications requires new approaches in building enterprise application infrastructures. In this field the modeling of business domain semantics, thus focusing on the user's perception of data in contrast to physical data representation, is gathering more and more importance. It is increasingly important to provide a sound mathematical foundation on modeling business domains together with a well defined way to map business domain semantics to XML-structures.<br />This thesis proposes a semantic meta model, built on set- and algebra-theory, considered to serve for the formal definition of operations and transformations and to prove the correctness and completeness of design methods. Based on the mathematical theory an XML language to construct domain models and to formally express business domain semantics is proposed. The language also allows to formulate static and dynamic business rules, which is considered critical for the quality and expressiveness of a business domain model and which is therefore centrally focused in this work. In addition, an XML encoding for domain instances is provided, and standardized XML technologies are applied for the formal verification of domain instances. This thesis contributes to the field of formal software engineering by proposing a business domain modeling language based on XML and founded on a sound mathematical model. The expression of dynamic business rules and the application of XML technologies to formally verify validity of domain instances and of entire domain models are the strength of the proposed approach.<br />

Die globale Verfügbarkeit von Netzwerkinfrastrukturen wie des World Wide Web, sowie der Einsatz neuer Technologien und Formate zur Beschreibung von Datenstrukturen, hier ist vor allem die führende Rolle von XML zu erwähnen, erfordern die Entwicklung neuer Architekturen und Konzepte im Bereich von 'Business to Business' (B2B) Anwendungen. Neue Anforderungen für den Datenaustausch zwischen derartigen Anwendungen erwachsen, und die Abbildung semantischer Datenmodelle auf XML Strukturen erlangt zentrale Bedeutung. Eine mathematische Theorie zur Modellierung von Geschäftsbereichen, ergänzt durch eine wohl definierte Methode um Geschäftsmodelle mit Hilfe von XML Strukturen darzustellen, werden benötigt. Die vorliegende Arbeit präsentiert ein semantisches Meta-Modell, entwickelt auf der Basis von Mengen- und Algebra-Theorie, das einerseits den Rahmen für den Entwurf von Geschäftsmodellen bildet, und das andererseits als Grundlage für die formale Definition von Operationen und Transformationen dient. Ebenso bietet es die Basis für den formalen Beweis der Richtigkeit und Vollständigkeit von neuen und erweiterten Entwurfsmethoden.<br />Die Möglichkeit, statische und dynamische Geschäftsregeln zu formulieren, beeinflusst entscheidend die Ausdruckskraft und Mächtigkeit eines Modellierungsansatzes. Der Formalisierung solcher Geschäftsregeln wird daher besondere Aufmerksamkeit gewidmet.<br />Auf der Grundlage des theoretischen Ansatzes werden, in einem weiteren Teil der Arbeit, sowohl eine XML Sprache zur Modellierung von Geschäftsbereichen als auch ein Schema für die XML Repräsentation von Modellinstanzen vorgestellt. Dadurch wird die Verwendung von standardisierten XML Technologien und Werkzeugen für die Validierung von Geschäftsmodellen und von Modellinstanzen ermöglicht.<br />Das theoretische Modell und die darauf basierende XML Implementierung dienen als Grundlage für die Realisierung praktischer Anwendungen und bilden die zentralen Themen der vorliegenden Arbeit.<br />