A model driven architecture transformation from ontological enterprise models to low-code

Abstract

As the complexity of modern enterprises and software simultaneously increases, it becomes increasingly challenging for enterprises to maintain business-IT alignment, especially when tumultuous business environments necessitate frequent changes to information systems requirements. Two promising techniques which can improve business-IT alignment are the DEMO method and low-code software development. The DEMO method is used to model the stable essence of the organization of enterprises, while low-code development facilitates agile software development. In a recent study by Krouwel et al., a model-driven engineering approach was designed to generate low-code software artifacts for the Mendix platform directly from DEMO enterprise models. Although this approach showed promise, the authors noted that the process could potentially be improved by applying the Model Driven Architecture (MDA) approach, whereby the problem and solution spaces of the software are modelled together using models across three levels of abstraction: a computation-independent model (CIM), a platform-independent model (PIM), and a platform-specific model (PSM). This motivated the research problem of this thesis: how do we transform DEMO models to Mendix low-code artifacts using the MDA approach? This thesis contributes to solving this research problem by applying the agile design science research methodology, through which multiple experimental design cycles were conducted to create transformation mappings from DEMO to Mendix via a PIM, modelled using different UML profiles as candidate modelling languages. Each transformation was demonstrated using an academic case study, and the semantic correctness of the transformations was evaluated. Using fact statements captured by the CIM as the ground truth of the domain, the resulting MDA transformation exhibited a high degree of semantic correctness, thereby demonstrating that the MDA approach can be used to effectively transform DEMO fact models to Mendix low-code application artifacts. Over the course of this study, three major deliverables were produced: working definitions of the MDA abstraction levels, an MDA transformation meta-design, and an MDA transformation specification using a novel UML profile, pimUML. The deliverables and findings of this study benefit academia by providing insight and guidance for future studies applying the MDA approach and benefit industry by contributing to developing a technique to improve business-IT alignment, as well as to combating challenges hindering the adoption of low-code solutions, such as vendor lock-in.

Mit der zunehmenden Komplexität von Unternehmen in der modernen Gesellschaft und der zunehmenden Nutzung Software wird es für diese immer herausfordernder, das Business-IT-Alignment aufrechtzuerhalten, vor allem, wenn häufig sich verändernde Geschäftsumgebungen Änderungen der Anforderungen an Informationssysteme erfordern. Zwei vielversprechende Methode, die das Business-IT-Alignment verbessern können, sind die DEMO-Methode und die Low-Code-Softwareentwicklung. Die DEMO-Methode wird verwendet, um das stabile Wesen der Unternehmensorganisation zu modellieren, während die Low-Code-Entwicklung eine agile Softwareentwicklung begünstigt. In einer jüngst durchgeführten Studie von Krouwel et al. wurde ein modellgetriebener Ansatz entwickelt, um Low-Code-Softwareartefakte für die Mendix-Plattform direkt aus DEMO-Unternehmensmodellen zu erzeugen. Obwohl dieser Ansatz vielversprechend ist, stellten die Autoren fest, dass der Prozess durch die Anwendung des MDA-Ansatzes (Model Driven Architecture) verbessert werden könnte. Bei diesem Ansatz werden die Problem- und Lösungsräume der Software mit Hilfe von Modellen auf drei Abstraktionsebenen gemeinsam modelliert: ein computation-independent-model (CIM), ein platform-independent-model (PIM) und ein platform-specific-model (PSM). Dies war die Motivation für die Forschungsfrage dieser Arbeit: Wie können DEMO-Modelle mit Hilfe des MDA-Ansatzes in Mendix-Low-Code-Artefakte transformiert werden? Konkret wurden für diese These, mithilfe des Agile Design Science Ansatzes, mehrere experimentelle Designzyklen durchgeführt, um Transformationsmappings von DEMO-Modellen zu Mendix Low-Code Artefakten über ein platform-independent-model (PIM) zu erstellen, welches mit verschiedenen UML-Profilen als Modellierungssprachen modelliert wurden. Jede Transformation wurde anhand einer akademischen Fallstudie nachvollziehbar dargestellt, und die semantische Korrektheit der einzelnen Transformationen wurde bewertet. Unter Verwendung des computation-independent-model (CIM) als Ground-Truth der Domain wies die endgültige MDA-Transformation einen hohen Grad an semantischer Korrektheit auf und zeigte damit, dass der MDA-Ansatz zur effektiven Transformation von DEMO-Faktenmodellen in Mendix-Low-Code-Anwendungsartefakte verwendet werden kann. Im Laufe dieser Studie wurden drei wichtige Ergebnisse erzielt: Arbeitsdefinitionen der MDA-Abstraktionsebenen, ein MDA-Transformations-Metadesign und eine MDA-Transformationsspezifikation unter Verwendung eines neuen UML-Profils, mit dem Namen pimUML. Die Ergebnisse und Erkenntnisse dieser Studie geben für die Wissenschaft von Nutzen sein, indem sie Einblicke und Anleitungen für künftige Studien zur Anwendung des MDA-Ansatzes, und sind dadurch für die Industrie von Nutzen, indem sie einen Beitrag zur Entwicklung einer Technik zur Verbesserung des Business-IT-Alignments sowie den Einsatz von Low-Code-Lösungen, durch offene Technologien und Standards, begünstigen.