A model-driven framework for engineering multiagent systems

Abstract

This dissertation presents the Bochica framework for Agent-Oriented Software Engineering (AOSE). The framework’s task in the software development process is (i) to capture the design decisions for a system under consideration on a platform-independent level of abstraction and (ii) to project this design to a target platform. Bochica goes beyond the state-of-the-art in AOSE as it combines the benefits of a platform-independent approach with the possibility to address concepts of custom application domains and execution environments. Several extension interfaces are specified to enable the customization of the underlying modeling language to the engineer’s needs. Bochica is accompanied by an iterative adaptation process to gradually incorporate extensions. Conceptual mappings for projecting Bochica models to executable code are specified. In order to enable Bochica for modeling agents that inhabit semantically-enhanced virtual worlds, an according extension model is proposed. Finally, a model-driven reverse engineering approach for lifting the underlying design of already implemented Multiagent System (MAS) to the platform-independent layer is introduced. The framework has been successfully evaluated for designing intelligent agents that operate a virtual production line as well as for extracting the underlying design of an already implemented MAS. The evaluation results show that the Bochica approach to AOSE contributes to overcome the gap between design and code.

Diese Arbeit präsentiert das Bochica Rahmenwerk für agentenorientierte Softwareentwicklung. Die Aufgabe des Rahmenwerks ist es, die Designentscheidungen für ein IT-System auf einer plattformunabhängigen Ebene festzuhalten und auf eine Zielplattform abzubilden. Bochica erweitert den Stand der Wissenschaft der agentenorientierten Softwareentwicklung durch die Kombination von plattformunabhängigen und plattformspezifischen Eigenschaften. Zu diesem Zweck werden konzeptionelle Schnittstellen für die Anpassung an benutzerspezifische Anwendungsdomänen und Ausführungsumgebungen spezifiziert. Ein iterativer Adaptionsprozess ermöglicht die schrittweise Integration von neuen Konzepten. Für die Projektion von Bochica-Modellen auf eine Agentenplattform werden entsprechende Abbildungsregeln spezifiziert. Um das Bochica Rahmenwerk für die Modellierung von Agenten in semantisch annotierten virtuellen Welten anzupassen wird eine entsprechende Erweiterung eingeführt. Abschließend wird ein modellgetriebener Ansatz für die Extraktion des zugrundeliegenden Designs eines bereits implementierten Agentensystems auf die platformunabhängige Ebene vorgestellt. Bochica wurde in zwei Fallstudien für die Modellierung von Agenten in einer virtuelle Fabrikumgebung und die Extraktion des Designs eines bereits implementierten Agentensystems evaluiert. Die Evaluierungsergebnisse zeigen, daß das Rahmenwerk die Lücke zwischen einem plattformunabhängigen agentenorientiertem Design und der Zielplattform effektiv verringert.