Model-driven engineering of cyber-physical systems software: A systematic literature review

Abstract

Günümüzde, Siber-Fiziksel Sistemlerin (CPS) geliştirilmesi, esasen sanayi ve toplumun hemen her alanında sundukları fırsatlar nedeniyle, gün geçtikce hem araştırmacıların hem de endüstrideki uygulayıcıların daha fazla ilgisini çekmektedir. Bununla birlikte, CPS'lerin geliştirilmesi ve yönetilmesi, sahip olduğu heterojen ve karmaşık özellikleri nedeniyle zorlu bir iştir. CPS'lerin geliştirilmesi ile ilgili olarak, alanın karmaşıklığı nedeniyle standart bir metodoloji henüz yoktur. Bu sistemler için geliştirme karmaşıklığını azaltmaya yönelik uygulanan önemli yaklaşımlardan biri birçok alanda yazılım geliştirmede sıklıkla kullanılan ve platformdan soyutlama seviyesini arttıran Model-güdümlü Mühendislik (MDE)'tir.Bu tez, MDE paradigması aracılığıyla CPS geliştirmeyi içeren son araştırmaların belirlenmesine ve sınıflandırılmasına odaklanan sistematik bir literatür taraması (SLR) çalışmasını sunmaktadır. Çalışma kapsamında 2010-2018 yılları arasında yayınlanan 140 araştırma makalesi ele alınmış ve incelenmiştir. Buna göre, çeşitli MDE yaklaşımlarının kapsamlı bir analizi ve araçları sunulmuştur. Çalışma ayrıca literatürdeki boşlukları ve doldurulması gereken alanları da belirlemiştir. Böylece çalışma sonuçlarının araştırmacıların ve geliştiricilerin alandaki yönlerini bulmalarına ve daha ilerideki araştırmaları için mevcut zorlukları genel olarak anlamalarına yardımcı olacağına inanılmaktadır.

Nowadays, the development of Cyber-Physical Systems (CPS) draws more interest from both researchers and practitioners considering the opportunities they offer in almost all areas of industry. However, development and management of CPS are challenging tasks due to their inherent heterogeneity and complexity characteristics. Regarding the development of CPS, there currently exists no standard methodology owing to the complexity of the domain. One of the key approaches to reduce the development complexity for CPS is Model-driven Engineering (MDE), which is frequently used in many business domains for software development to increase the level of platform abstraction.This thesis presents a Systematic Literature Review (SLR) study that focuses on identifying and classifying the recent research practices pertaining to CPS development by applying MDE approaches. The study evaluates 140 research papers published during years 2010–2018. Accordingly, a comprehensive analysis of various MDE approaches and tools used in the development life-cycle of CPS is provided. Furthermore, the study identifies the research gaps and areas which need more investigation. Conducted study may help researchers and practitioners to get an overall understanding of the research trends and existing challenges for further research and development.