TraceME: Traceability-based Method for Conceptual Model Evolution

Abstract

[EN] Renewing software systems is one of the most cost-effective ways to protect software investment, which saves time, money and ensures uninterrupted access to technical support and product upgrades. There are several motivations to promote investment and scientific effort for specifying systems by means of conceptual models and supporting its evolution. In order to contribute to the requirements engineering field with automated software production methods, we design TraceME to cover the spectrum of activities from requirements to code focusing on organisational evolution. In this sense, the spectrum of activities involves various information system perspectives of analysis that need to be integrated. In this complex setting, traceability and conceptual models are key concepts. Mechanisms to trace software specifications from requirements to code are important to justify evolution processes; versions of information systems should be traced in order to get the connection between old and new specifications. Moreover, it is necessary to find mechanisms to facilitate change specifications, measurement, and interpretation.

To design this thesis we follow Design Science by Roel Wieringa. Design Science gives us the hints on how to conduct the research, be rigorous, and put in practice scientific rules. Besides Design Science has been a key factor for structuring our research, we acknowledge the application of this framework since it has helps us to report clearly our findings.

We build TraceME by making a method engineering effort, which shapes its fragmented nature in chunks. The architecture of TraceME opens a wide window of opportunities for its application in real world situations. To facilitate industrial adoption, we develop open source tools to support the implementation of the TraceME chunks. For example, one case study and one action-research protocols have been executed in two different organisations in Spain.

The validation of TraceME has taken place in laboratory demonstrations, controlled experiments, action research and case study experiences in industry. Thanks to the validations various lessons learnt have been gathered and greatly influenced the maturity of the method. For example: the importance to consider end-users' perceptions for discovering needs to mitigate, and the significance to get knowledge from the application of TraceME in different contexts. The evidences from the validations demonstrate that TraceME is feasible to be applied to support evolution projects. In addition, future research is needed for promoting the implementation of TraceME. We envision short term and future-term work that motivate us to tackle the challenge to support evolution projects.

[ES] La evolución de sistemas software es una de las actividades mas importantes que permiten minimizar el tiempo de puesta en producción de actualizaciones y nuevos desarrollos, reducir los costos que implica desarrollar una aplicación desde cero, y además asegura el acceso ininterrumpido de servicios.

Existen variadas motivaciones para promover la investigación y desarrollo de soluciones para especificar y evolucionar sistemas de información mediante modelos conceptuales. Para contribuir al campo de la ingeniería de requisitos con métodos automáticos de producción de software, hemos diseñado el método TraceME para cubrir el espectro de actividades desde requisitos a código con un enfoque de evolución organizacional. De este modo, el espectro de actividades involucra diferentes perspectivas de análisis de sistemas de información que necesitan ser integradas. En este escenario tan complejo, la trazabilidad y los modelos conceptuales son conceptos clave. Es necesario disponer de mecanismos para trazar especificaciones de software desde requisitos a código con el fin de justificar procesos de evolución. Las versiones de los sistemas de información deben ser trazables con el fin de establecer la conexión entre especificaciones obsoletas y actuales. Adicionalmente, es necesario encontrar mecanismos para facilitar la especificación del cambio, su medición e interpretación.

Para diseñar esta tesis hemos seguido el marco de Design Science de Roel Wieringa. Design Science nos ha proporcionado las claves para conducir esta investigación, ser rigurosos y poner en práctica reglas científicas. Además de que Design Science ha sido un factor clave para estructurar nuestra investigación, reconocemos que la aplicación de este marco nos ha ayudado a reportar claramente nuestros hallazgos.

Hemos aplicado ingeniería de métodos para diseñar y construir TraceME. Gracias a esto, la naturaleza de TraceME es conformada mediante fragmentos de método. La arquitectura de TraceME abre una amplia ventana de oportunidades para su aplicación en situaciones de la vida real. Para facilitar la adopción industrial de TraceME, hemos desarrollado herramientas de software libre para dar soporte a los fragmentos de TraceME. Por ejemplo, un caso de estudio y una experiencia de action research han sido ejecutadas en dos organizaciones en España.

La validación de TraceME ha sido llevada a cabo mediante demostraciones de laboratorio, experimentos controlados, un caso de estudio y una experiencia de action research en industria. Como resultado, TraceME ha sido mejorado considerablemente; además hemos descubierto investigaciones a realizar a corto, mediano y largo plazo con el fin de implementar TraceME en la industria. Las evidencias obtenidas como resultado de las validaciones demuestra la factibilidad de TraceME para ser aplicado en proyectos de evolución organizacional. El trabajo futuro nos motiva a afrontar los retos que conlleva el soporte de proyectos de evolución de sistemas de información.

[CA] L'evolució dels sistemes programari és una de les activitats més importants que permeten minimitzar el temps de posada en producció d'actualitzacions i nous desenvolupaments, reduir els costos que involucra desenvolupar una aplicació des de cero, a més d' assegurar l'accés ininterromput de serveis.

Existixen diverses motivacions per promoure la investigació i desenvolupament de solucions per a especificar i evolucionar sistemes de informació mitjançant models conceptuals. Per tal de contribuir al camp de l'enginyeria de requisits amb mètodes automàtics de producció de programari, hem dissenyat el mètode TraceME per cobrir l'espectre d'activitats des de requisits a codi en un enfocament d'evolució organitzacional. Així, l'espectre d'activitats involucra diferents perspectives d'anàlisi de sistemes d'informació que necessiten ser integrades. En aquest escenari tan complex, la traçabilitat i els models conceptuals són conceptes clau. És necessari disposar de mecanismes per traçar especificacions de programari des de requisits a codi amb la fi de justificar processos d'evolució. Les versions dels sistemes d'informació deuen ser traçables amb la fi d'establir la connexió entre especificacions obsoletes i actuals. Addicionalment, és necessari trobar mecanismes per facilitar l'especificació del canvi, la seua mesura i interpretació.

Per tal de dissenyar aquesta tesi, hem seguit el marc de Design Science de Roel Wieringa. Design Science ens ha proporcionat les claus per conduir aquesta investigació, ser rigorosos i posar en pràctica regles científiques. A més a més, Design Science ha sigut un factor clau per estructurar la nostra investigació, reconeixem que l'aplicació de aquest marc ens a ajudat a reportar clarament els nostres resultats.

Hem aplicat enginyeria de mètodes per dissenyar i construir TraceME. Gràcies a açò, la natura de TraceME es conforma mitjançant fragments de mètodes. L'arquitectura de TraceME obri una ampla finestra d'oportunitats per a la seua aplicació en situacions de la vida real. Per facilitar l'adopció industrial de TraceME, hem desenvolupat ferramentes de programari lliure per tal de donar suport als fragments de TraceME. Per exemple, un cas d'estudi i una experiència de action research han sigut executades en dos organitzacions a Espanya.

La validació de TraceME ha sigut portada a cap mitjançant demostracions de laboratori, experiments controlats , un cas d'estudi i una experiència de action research en l'industria. Com a resultat, TraceME ha sigut millorada considerablement; a més a més, hem descobert investigacions a realitzar a curt, mig i llarg termini amb la fi d'implementar TraceME a l'industria. Les evidències obtingudes com a resultat de les validacions, demostren la factibilitat de TraceME per ser aplicat en projectes d'evolució organitzacional. El treball futur presenta nous reptes que ens motiven a afrontar el suport de projectes d'evolució de sistemes d'informació.