Modellgetriebene Validierung von System-Architekturen gegen architekturrelevante Anforderungen. Ein Ansatz zur Validierung mit Hilfe von Simulationen

Die Entwicklung von Systemen bestehend aus Hardware und Software ist eine herausfordernde Aufgabe für den System-Architekten. Zum einen muss er die stetig steigende Anzahl an System-Anforderungen, inklusive ihrer Beziehungen untereinander, bei der Erstellung der System-Architektur berücksichtigen, zum anderen muss er mit kürzer werdenden Time-to-Market-Zeiten sowie Anforderungsänderungen durch den Kunden bis in die Implementieungsphase hinein umgehen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Prozess vor, der dem Architekten die Validierung der System-Architektur gegenüber den architekturrelevanten Anforderungen ermöglicht. Dieser Prozess ist Bestandteil der System-Design-Phase und lässt sich in die iterative Entwicklung der System-Architektur integrieren. Damit der Architekt nicht den Überblick über alle Anforderungen und deren Beziehungen untereinander verliert, fasst er die Anforderungen anhand von architekturspezifischen Aspekten, die sogenannten Validierungsziele, zusammen. Für jedes Validierungsziel werden Validierungszielverfahren und Prüfkriterien zur Bestimmung des Validierungsstatus festgelegt. Falls alle betrachteten Validierungsziele erfüllt sind, d. h. die Ergebnisse der Validierungszielverfahren erfüllen die dazugehörigen Prüfkriterien, erfüllt auch die System-Architektur die dazugehörigen architekturrelevanten Anforderungen. Anstelle von formalen Prüftechniken wie beispielsweise dem Model-Checking bevorzugt der in der Arbeit vorgestelle Ansatz Simulationen als Prüftechnik für die Validierungszielverfahren. Bei der Dokumentation setzt der Ansatz auf die Modellierungssprache Unified Modeling Language (UML). Alle für die Simulationen erforderlichen Daten sind Bestandteil eines UML-Modells. Für die Konfiguration und Durchführung der Simulationen werden diese Daten aus dem Modell ausgelesen. Auf diese Weise wirken sich Modelländerungen direkt auf das Validierungsergebnis der System-Architektur aus. Der in der Arbeit vorgestellte Prozess unterstützt den Architekten bei der Erstellung einer den architekturrelevanten Anforderungen entsprechenden System-Architektur sowie bei der Auswirkungsanalyse von Anforderungs- oder Architekturänderungen. Die wesentlichen Prozessschritte werden mit Hilfe eines Werkzeugs partiell automatisiert, wodurch die Arbeit des Architekten erleichtert und die Effizienz des Systementwicklungsprozesses verbessert wird.One of the great challenges for a system architect is the design of an architecture containing of software and hardware which fulfills the system requirements. He has to ensure this despite of an increasing number of requirements which are also interconnected and despite of a shortened timeto-market period coming along with requirements changes by the customer up to the implementation phase. This thesis introduces an approach enabling the system architect to validate the system architecture against the architecture-relevant requirements. It is applied in the system design phase and can be integrated into an iterative architecture design. With the help of so-called validation targets, requirements with the same architecture-specific aspects, the architect keeps track of all architecture-relevant requirements. The validation status of these targets are determined by examination processes and check criteria. The system architecture is valid if all check criteria are met by the results of the examination processes, i. e. if all validation targets are valid. The approach introduced prefers simulations for the examination process instead of formal validation techniques like model checking and uses model-based documentation based on the Unified Modeling Language (UML). All data required for the simulations is part of an UML model and extracted to configure and run the simulations. Therefore, changes in the model are affecting the validation result directly. The approach supports the design of an requirement compliant architecture and enables the architect to analyse the impact of architecture or requirements changes. Major steps of the validation process can be partly automated to facilitate the work of the architect and to increase the efficiency of the system development process

Innovationsforum open4INNOVATION2012 regional kooperativ-global innovativ: Beiträge zum Fachforum

Die Zukunft liegt bereits heute schon im Internet der Dinge, Daten, Dienste und Personen. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) beeinflussen vermehrt die alltäglichen Abläufe, übernehmen im Ernstfall lebenserhaltende Körperfunktionen, unterstützen Arbeits- und Produktionsprozesse und halten Einzug in unsere Wohnbereiche. Dabei rückt der Gedanke einer anwendungsnahen und integrierten Sicht von Software zunehmend in den Vordergrund und verlangt deshalb interdisziplinäre Ansätze. Eine frühzeitige technische Abstimmung zwischen Soft- und Hardware sowie unterschiedlichen technischen Öko-Systemen wird dabei notwendiger und fordert Politik, Wissenschaft und Wirtschaft in gleichem Maße. Das Innovationsforum open4INNOVATION2012 am 9.Mai bot dazu Praktikern und Akademikern eine Plattform für den interdisziplinären und fachbereichsübergreifenden Austausch zu neuen und anwendungsnahen IKT-Ansätzen. Unter dem Motto regional kooperativ, global innovativ galt es dabei regional politische, wirtschaftliche und wissenschaftliche Kompetenzen zu bündeln, um globale Märkte erfolgreich zu bestreiten. In dem vorliegenden Tagungsband finden Sie die Beiträge des Fachforums, welches ein Hauptformat der Veranstaltung darstellte. Zusätzlich kam es auf dem Innovationsforum open4INNOVATION2012 erstmals zur aktiven Vernetzung sächsischer Forschergruppen, deren wissenschaftlicher Schwerpunkt die Robotik ist. Auf diesem ersten sächsischen Robotertreffen stand vor allem die Arbeit mit humanoiden Robotern im Mittelpunkt

Semantisches Informationsmodell für die Betriebsunterstützung dienstorientierter Systeme

Bei der Umsetzung von Geschäftsmodellen wird verstärkt auf das Architekturkonzept der serviceorientierten Architektur (SOA) zurückgegriffen. Vor dem Hintergrund der wachsenden Komplexität der resultierenden dienstorientierten Systeme stellt die vorliegende Arbeit einen systematischen Ansatz zur effektiven Zusammenführung von Informationen, Werkzeugen und Methodiken in ein übergreifendes und konsistent anwendbares Modell zur Verwaltung und Überwachung dienstorientierter Systemlandschaften vor

Semantisches Informationsmodell für die Betriebsunterstützung dienstorientierter Systeme

Bei der Umsetzung von Geschäftsmodellen wird verstärkt auf das Architekturkonzept der serviceorientierten Architektur (SOA) zurückgegriffen. Vor dem Hintergrund der wachsenden Komplexität der resultierenden dienstorientierten Systeme stellt die vorliegende Arbeit einen systematischen Ansatz zur effektiven Zusammenführung von Informationen, Werkzeugen und Methodiken in ein übergreifendes und konsistent anwendbares Modell zur Verwaltung und Überwachung dienstorientierter Systemlandschaften vor

Produktivitätsorientiertes Service Engineering

Der 39. Band der Leipziger Beiträge zur Informatik setzt sich mit den Herausforderungen im Zusammenhang mit der zunehmenden Industrialisierung der Dienstleistungswirtschaft auseinander. Eine hohe Komplexität der Dienstleistungsportfolios sowie eine zunehmende Dienstleistungsorientierung ehemals rein produktionswirtschaftlich ausgerichteter Unternehmen bedürfen leistungsfähiger und angepasster Methoden und Werkzeuge. Voraussetzung dafür ist die präzise und umfassende Modellierung von Dienstleistungen, die Berücksichtigung von Aspekten der Produktivität sowie die Entwicklung geeigneter Softwarewerkzeuge. Das vorliegende Buch beschäftigt sich mit diesen Herausforderungen und Fragestellungen und schlägt verschiedene Lösungsansätze vor.:Stephan Klingner Produktivitätssteigerung durch komponentenbasierte Dienstleistungen – Ergebnisse eines Forschungsprojekts Thomas Meiren, Sabrina Lamberth Beschreibung und Strukturierung von Dienstleistungsan geboten Sabrina Lamberth Dienstleistungsproduktivität – Grundlagen und Kennzahlen für die komponentenbasierte Produktivitätsbetrachtung von Dienstleistungen. Stephan Klingner, Martin Böttcher Der Begriff der Komponente als Grundlage von Konfigurationen in der Dienstleistungsdomäne Michael Becker, Stephan Klingner Metamodell zur komponentenbasierten Modellierung komplexer Dienstleistungen. Michael Becker, Stephan Klingner Abhängigkeitsbeziehungen zwischen Elementen von Dienstleistungsportfolios Michael Becker, Stephan Klingner, Frank Schumacher Werkzeug zur komponentenbasierten Modellierung und Konfiguration von Dienstleistungen Sabrina Lamberth, Thomas Meiren Methodik zur produktivitätsorientierten Granularitätsoptimierung bei komponentenbasierten Dienstleistungen Sabrina Lamberth Methodik zur Analyse und Optimierung der Dienstleistungsproduktivität unter Berücksichtigung qualitativer Faktoren Mike Freitag, Franz Pauthner, Stefan Ochs, Mathias Mayer Entwicklung eines Frameworks zum Change Management für ECM-Lösungen Ronni Swialkowski, Arndt Döhler Komponentisierung des Full-Services E-Commerce Angebots bei Intershop Till Post, Wilhelm Taurel Aus der Praxis der Produktivität internationaler Hightech-Dienstleistungssystem

Temporal verification of software components

Im Fokus dieser Arbeit steht die Einführung der Entwicklung von Software-Funktionen durch den Fahrzeughersteller und die damit verbundenen Anforderungen an eine teilweise fremdentwickelte Software für Steuergeräte. Das konkrete Ziel dieser Arbeit ist, die analytische Qualitätssicherung so zu erweitern, dass durch dynamische, strukturorientierte Tests vollständige und verlässliche Ergebnisse zur Bewertung des zeitlichen Verhaltens von Software-Funktionen möglich sind, ohne den Aufwand etablierter Test wesentlich zu erhöhen. Dafür werden die Elemente der analytischen Qualitätssicherung untersucht sowie der organisatorische und technische Rahmen, in dem sich die Laufzeitanalyse einbetten muss, betrachtet. Der Stand der Technik zum Software-Test wird vorgestellt und die bestehenden Unzulänglichkeiten zu-sammengefasst. Das Prüfkonzept stellt eine Vorgehensweise zur Lösung dieser Problemstellung bereit. Ziel ist es, das zeitliche Verhalten der Software frühzeitig abzusichern. Hieraus wird eine Strategie zum temporalen, dynamischen, strukturorientierten Test formuliert und die notwendigen Anforderungen an den Software-Modultest abgeleitet. Es wird als neuer Ansatz ein temporaler Regressionstest eingeführt, um die Aufwendungen für das Testen zu reduzieren. Dazu wird ein Messprozess zur Erfassung der Laufzeit definiert und ein eigenständiges Konzept zur Analyse von Laufzeitmessdaten vorgestellt. Die Implementierung dieses Prüfkonzeptes in Form von Verfahren und Werkzeugen wird für das Referenzbeispiel eines Motorsteuergerätes zur Verfügung gestellt, um eine Evaluierung des Prüfkonzeptes zu ermöglichen. Hierfür werden übertragbare Ansätze zur Datengewinnung und zur Datenanalyse entworfen, die an ausgewählten Fallstudien diskutiert werden. Das Ziel der hier dargestellten Fallstudien ist es, die Wirksamkeit des temporalen Prüfkonzeptes und dessen Implementierung in Techniken und Werkzeuge zu demonstrieren.The key focus of this work is the introduction of the development of software components by the vehicle manufacturer and the associated requirements for software for engine control units (ECU) partly developed elsewhere. The main aim of this work consists of the expansion of the analytical quality assurance in such a way that complete and reliable evaluation of runtime behaviour of software components is achieved by dynamic, structure-oriented tests without considerably increasing the hard work needed to create elaborate tests. Therefore, the details of the analytical quality assurance as well as the organizational and technical framework, in which the execution time analysis has to be embedded, are examined. The current techniques for software tests will be presented and existing deficiencies summarized. This verification concept presents a procedure to eliminate existing deficiencies. The key is to collect the execution time characteristics of the software components in the early stages of development, that serves as the base for deducing a strategy for the temporal, dynamic, structure-oriented tests and the necessary requirements for the software module test. As a new approach, a temporal regression test is introduced to reduce test efforts. A measurement procedure to measure the execution time and an independent concept to analyze measured data is presented. The verification concept is evaluated by implementing it as a tool for a reference ECU example. For this purpose, portable approaches are developed for obtaining and analysing data and discussed for selected case studies. The selected case studies focus on demonstrating the efficiency of the temporal verification concept and its application in practice as a tool

Die Modellierung von Anforderungen an die Informationsverarbeitung im Krankenhaus

Die Informationsverarbeitung in einem Krankenhaus stellt einen wichtigen Qualitätsfaktor dar, aber auch einen erheblichen Kostenfaktor. Ein systematisches Management der Informationsverarbeitung ist daher notwendig. Ein wichtiges Werkzeug hierzu stellen Anforderungsmodelle dar. Obwohl zahlreiche spezielle Methoden und Ansätze zur Anforderungsmodellierung bekannt sind, bleiben die Ergebnisse ihrer Anwendung häufig unbefriedigend. In dieser Arbeit wird daher ein allgemeines Anforderungsmodell vorgestellt, welches eine einheitliche Anforderungsmodellierung ermöglicht, in allen Bereichen des Managements von Informationssystemen eingesetzt werden kann. Das Anforderungsmodell wird dabei als polyhierarchischer Wurzelgraph definiert. Um eine formale Überprüfung konkreter Anforderungsmodelle zu ermöglichen, werden acht strukturelle und 11 inhaltliche Gütekriterien formuliert. Zur Unterstützung der Erstellung und Anwendung polyhierarchischer Anforderungsmodelle wird außerdem eine 10-Schritt-Methode zur Anforderungsmodellierung vorgestellt. Sie beschreibt, wie man ausgehend von den Systemzielen die Anforderungen ableitet, wie Gewichtungen und Verrechnungen innerhalb des Anforderungsmodells vorgegeben werden können, wie das Modell konkret zur Überprüfung eines Informationssystems bzw. einer Komponente angewandt und wie letztlich die Ergebnisse verrechnet und präsentiert werden können. Die Anwendbarkeit des Modells und der 10-Schritt-Methode wird anhand von zwei Beispielen aufgezeigt. Die beispielhaften Anwendungen des polyhierarchischen Anforderungsmodells und der 10-Schritt-Methode zeigen, daß der vorgestellte Ansatz der Anforderungsmodellierung praktikabel ist. Die entstehenden Anforderungsmodelle können in den verschiedenen Bereichen des Managements von Informationssystemen eingesetzt werden, sie sind gleichzeitig verständlich und auf strukturelle und inhaltliche Güte überprüfbar