LM2F: a life-cycle model maintenance framework for co-evolving enterprise architecture meta-models and models

Nuno Miguel Carvalho da Silva

Key information

Authors:

Nuno Miguel Carvalho da Silva (Nuno Miguel Carvalho da Silva)

Supervisors:

Miguel Leitão Bignolas Mira da Silva (Miguel Mira da Silva); Pedro Manuel Moreira Vaz Antunes de Sousa (Pedro Manuel Moreira Vaz Antunes de Sousa)

Published in

November 19, 2019

Abstract

Os modelos Arquitetura Empresarial (AE) são ferramentas que capturam os conceitos e relações que juntos descrevem os diferentes domínios corporativos. Um meta-modelo da AE define um conjunto de construtores e regras que descrevem explicitamente como construir um modelo da AE. Com o passar do tempo, de forma a acompanhar a necessidade de capturar uma realidade mais complexa através do modelo de AE, as empresas precisam de evoluir o seu meta-modelo de AE e, consequentemente, atualizar o modelo de AE existente. Contudo, a tarefa de manter a conformidade do modelo de AE, quando o meta-modelo de AE é alterado, consome muito tempo e é propícia a erros devido à complexidade do modelo de AE e às dependências temporais entre as entidades do modelo. Além disso, apesar dos esforços de investigação de AE existentes na automação de manutenção do modelo de AE e na área de engenharia orientada a modelos em relação à co-evolução de meta-modelos e modelos, ainda existe uma lacuna no estado da arte que una ambas as linhas de investigação, abordando assim o problema de investigação. Nesta dissertação, apresentamos a Life-Cycle Model Maintenance Framework (LM2F) para a coevolução de modelos de EA impulsionados por um conjunto de mudanças no meta-modelo de AE. A LM2F foi desenvolvida, aplicada e validada utilizando o método Design-Science Research. A framework é composta por dois blocos de construção. O primeiro bloco de construção especifica um padrão temporal de ciclo de vida com base nos princípios da modelação de ciclo de vida. O segundo bloco de construção apresenta um catálogo de operadores que o modelador pode utilizar para atualizar o modelo de EA automaticamente. A LM2F tem o objetivo de reduzir o tempo de modelação necessário para atualizar o modelo de AE quando ocorrem alterações no meta-modelo de AE e a propensão a erros associada à modelação manual, permitindo a análise temporal de modelos a partir de estados passados, atuais e futuros da AE da empresa graças à sua propriedade de ciclo de vida. Desenvolvemos uma implementação da LM2F como uma combinação de dois protótipos: uma interface de utilizador independente e uma biblioteca integrada em uma ferramenta proprietária de gestão de AE. A LM2F foi aplicada em dois casos de uso: um cenário de co-evolução utilizando a AE da empresa fictícia ArchiSurance e um cenário de co-evolução utilizando a AE de uma organização real portuguesa no setor da energia. A framework foi validada através de uma abordagem para avaliação qualitativa em sistemas de informação. Enterprise Architecture (EA) models are tools that capture the concepts and relationships that together describe the different enterprise domains. An EA meta-model defines a set of constructs and rules that explicitly describe how to build an EA model. Over time, to keep up with the need to capture a more complex reality in their EA model, enterprises need to evolve their EA meta-model and, consequently, update the existing EA model. However, the task of maintaining the EA model conformance, when the EA meta-model changes, is time-consuming and error-prone due to the complexity of the EA model and the temporal dependencies amongst the model entities. Furthermore, despite the existing EA research efforts on EA model maintenance automation and in the model-driven engineering field regarding metamodel and model co-evolution, there is still a gap in the state-of-the-art towards uniting both lines of research, thus addressing the research problem. In this thesis, we present the Life-Cycle Model Maintenance Framework (LM2F) for co-evolving EA models driven by a set of changes to the EA meta-model. LM2F was developed, applied, and validated using the Design-Science Research method. The framework is composed of two building blocks. The first building block specifies a life-cycle temporal pattern based on the principles of life-cycle modelling. The second building block presents a catalogue of operators that the modeller can use to update the EA model automatically. LM2F has the goal of reducing the modelling time required to update the EA model when changes to the EA meta-model occur and the error-proneness associated to manual modelling while enabling temporal model analysis by providing past, current, and future snapshots of the enterprise’s EA due to its life-cycle property. We developed an implementation of LM2F as a combination of two prototypes: a standalone user interface and a library integrated within a proprietary EA management tool. We applied LM2F to two use cases: a co-evolution scenario using the EA of a fictitious ArchiSurance enterprise and a co-evolution scenario using the EA of a real Portuguese organisation in the energy industry. The framework was validated using an approach for qualitative evaluation in information systems.