Modelování v UML

Garant předmětu:

Přednášející:

Vojtěch Merunka

Cvičící:

Vojtěch Merunka

Předmět zajišťuje:

katedra softwarového inženýrství

Anotace:

Předmět se zaměřuje na unifikovaný modelovací jazyk UML a na související standardy OPM a GQL z perspektivy formálních metod návrhu softwarových systémů, teoretických základů lambda-kalkulu a modelování grafových struktur. Součástí je individuální semestrální projekt využívající UML, OPM, a grafovou databázi Neo4j.

Požadavky:

Algoritmizace

Databáze

Programování v jazyce C++ nebo Java

IMI

Osnova přednášek:

1. Úvod, historie UML, koncepce UML a OPM.

2. Teoretické základy modelování, lambda-kalkul.

3. Prostředí Racket a jazyk Scheme.

4. Modely užití systému, modely datové struktury, dynamické modely. Jazyk PlantUML.

5. Princip MDA, transformace hierarchií tříd objektů.

6. Úvod do OPM.

7. Requirements engineering pomocí OPM.

8. Simulace a verifikace modelů.

9. Grafové databáze, datová normalizace v grafových databázích.

10. Neo4j Desktop.

11. Neo4j Dashboard.

12. Návrhové vzory.

13. Prezentace semestrálního projektů.

Osnova cvičení:

1.-4. Procvičování přednášené látky, programování v Racket/Scheme.

5. Zadání semestrálních projektů.

6.-8. Práce v OPM Editoru.

9.-11. Práce s Neo4j Desktop a Neo4j Dash.

12.-13. Obhajoby semestrálních projektů.

Cíle studia:

Student získá znalosti z oblasti formálních metod modelování softwarových systémů. Porozumí unifikovanému modelovacímu jazyku UML dle ISO/IEC 19501:2005 včetně jeho metamodelu, typových hierarchií a sémantiky strukturálních i dynamických diagramů. Ovládne principy Object-Process Methodology (OPM) podle ISO/IEC 19450:2024, včetně jednotné reprezentace objektů, procesů, stavů a transformačních vazeb a principů formální verifikace pomocí simulace. Osvojí si teoretické základy lambda-kalkulu a jejich vztah k modelování systémového chování a funkční kompozici. Dále získá znalosti o grafových databázových systémech, normalizačních principech pro grafové databáze a dotazovacím jazyku GQL dle ISO/IEC 39075:2024 jako standardu.

Student získá schopnost vytvářet, analyzovat a validovat komplexní modely softwarových systémů v UML i OPM, včetně formální specifikace požadavků, návrhu architektury a detailní modelace datových a procesních struktur. Bude umět provádět simulace OPM modelů, hodnotit jejich správnost a iterativně je upravovat podle výsledků verifikace. Dokáže realizovat transformační postupy mezi modelovacími jazyky, navrhovat normalizované grafové datové struktury a implementovat finální model v grafové databázi Neo4j. Získá také dovednost používat generativní jazykové modely jako pomocný nástroj pro podporu analýzy, návrhu, převodů mezi modely a validace formálních struktur. Celkově tak zvládne celý analyticko-návrhový proces od formálního zachycení požadavků až po funkční prototyp napojený na grafovou databázi.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Ambler S.: The Object Primer 3rd Edition, Agile Model Driven Development with UML 2, Cambridge University Press, 2004 ISBN#: 0-521-54018-6.

[2] Ambler, Scott W.: Process Patterns - Buiding Large-Scale Systems Using OO Technology, Cambridge University Press - Managing Object Technology Series 1998, ISBN 0-521-64568-9.

[3] ISO/IEC 19501:2005. Information technology Open Distributed Processing Unified Modeling Language (UML) Version 1.4.2.

[4] ISO/IEC 19450:2024. Object-Process Methodology (OPM) A Holistic Approach to Systems Engineering.

[5] ISO/IEC 39075:2024. Information technology Database languages GQL (Graph Query Language).

Doporučená literatura:

[6] Ambler, Scott W.: More Process Patterns - Delivering Large-Scale Systems Using OO Technology, Cambridge University Press - Managing Object Technology Series 1999, ISBN 0-521-65262-6.

[7] Dori, D. Object-Process Methodology: A Holistic Systems Paradigm. Berlin: Springer, 2002.

[8] Dori, D. Model-Based Systems Engineering with OPM and SysML. New York: Springer, 2016.

[9] Merunka V.: Datové modelování , Alfa Publishing, Praha 2007, ISBN 80-86851-54-0.

[10] Merunka Vojtěch, Pergl Robert, Pícka Marek: Objektově orientovaný přístup v projektování informačních systémů, ČZU Praha 2005, ISBN 80-213-1352-8.

Poznámka:

Rozsah=prednasky+cviceni:2p+2c

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Aplikace informatiky v přírodních vědách (volitelný předmět)