Identifikation problematischer Substantivierungen in natürlichsprachigen Anforderungsdokumenten

Nominalisierungen in natürlichsprachigen Anforderungsdokumenten können potentiell gefährlich für das Gelingen des Projekts sein. Bei dem Einsatz von Nominalisierungen wird häufig zusätzliche Information weggelassen, die aber für das vollständige Verständnis benötigt wird. So ist etwa bei der Nominalisierung Anmeldung ohne eine nähere Spezifikation unklar, wo sich wer auf welche Weise anmeldet. Daher ist eine Erkennung von unterspezifizierten Nominalisierungen wichtig, damit eine Fehlinterpretation der Anforderung, was eine potentielle Gefahr für das Scheitern des Projekts darstellt, vermieden wird. Die Fachliteratur rät davon ab Nominalisierungen zu verwenden. Bei der bisherigen Erkennung von Nominalisierungen mit dem Werkzeug RESI wurden ebenso alle Nominalisierungen aufgezeigt. Allerdings ist nicht jede Nominalisierung an sich kritisch. Somit erhielt der Nutzer eine unnötig hohe Anzahl an Warnungen, was die Akzeptanz des Werkzeuges schmälert. In dieser Arbeit wird eine Kategorisierung von Nominalisierungen vorgestellt, die sie in potentiell gefährliche und ungefährliche Nominalisierungen einteilt. Mit dieser Kategorisierung wird eine Möglichkeit gezeigt, wie unproblematische Nominalisierungen erkannt werden können. Dafür wird mit Hilfe von Ontologien und einem Parser die Nominalisierung und der Satz, in dem sie steht, auf spezifizierende Wörter, Nominalphrasen etc. untersucht. Mit diesem Ansatz wurden Lastenhefte der Daimler AG untersucht. Das Prüfungskorpus beinhaltete knapp 60.000 Wörter, welches über 1.100 Nominalisierungen beinhaltet. Davon konnte ein Großteil als unproblematisch gefiltert und damit 129 als problematisch identifiziert werden. Durch diesen Ansatz konnte somit eine große Anzahl von Fehlwarnungen unterdrückt werden, wodurch die Akzeptanz beim Nutzer und die Praxistauglichkeit gesteigert wird

VR-Informationssystem zur Bestimmung der benutzerorientierten Anforderungen für VR-Systeme im Kontext der virtuellen Produktentwicklung

Neue technologische Softwaresysteme müssen nutzerorientiert, profitabel, flexibel und gleichzeitig performant entwickelt werden. Durch den rasanten Fortschritt innovativer Technologien führt dies oftmals zu einem Defizit im Informations- oder Kommunikationsfluss zwischen beteiligten Stakeholdern. Im Kontext von Virtual Reality (VR)-Anwendungen kommt erschwerend hinzu, dass diese innovative Technologie und deren Funktionsumfang noch unzureichend beschrieben ist. Dies führt einerseits dazu, dass VR-KundInnen ihre Wünsche und Visionen bezüglich eines VR-Systems nicht entsprechend der aktuellen technischen Möglichkeiten ausrichten und formulieren können. Andererseits haben VR-EntwicklerInnen die Herausforderungen, kunden-orientiert zu konzipieren und zu kommunizieren und dabei das volle Potenzial auszuschöpfen, das mit VR-Technologien erbracht werden kann. Es fehlt an einem strukturierten Hilfsmittel, mit dem VR-KundInnen sowohl bei einer ersten Konfiguration eines gewünschten VR-Systems assistiert werden und relevante Informationen bereitgestellt bekommen als auch VR-EntwicklerInnen eine Übersicht für eine optimale Erstgesprächsvorbereitung sowie eine unmittelbare Entscheidungsgrundlage für eine Auftragsannahme erhalten. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Unterstützung des frühzeitigen Informationsaustausches zwischen VR-KundInnen und VR-EntwicklerInnen. Hierzu erfolgt die Entwicklung eines VR-Informationssystems, dessen Einsatz der VR-Systemrealisierung vorgelagert ist und das gewünschte VR-System spezifiziert. Durch die Bereitstellung aller VR-Spezifikationen und zugehöriger Metainformationen soll es VR-KundInnen möglich sein, Wissen über VR zu erwerben, ein gewünschtes VR-System zu konfigurieren und Schwerpunkte zu priorisieren. VR-EntwicklerInnen sollen im Sinne einer kundenorientierten VR-Systementwicklung das volle Potenzial von VR ausschöpfen können und im gesamten Softwareentwicklungsprozess unterstützt werden. Dabei wird der Rahmen des VR-Informationssystems auf den Einsatz von VR in der Produktentwicklung begrenzt.New technological software systems shall be developed in a user-oriented, profitable, flexible and, at the same time, in a high-performance manner. However, due to the rapid progress of innovative technologies, this often leads to a deficit in the information flow or the communication between the stakeholders involved in the early development. In the context of Virtual Reality (VR) applications, an additional challenge is that these innovative technologies and their range of functions are yet described insufficiently. On the one hand, this means that VR customers cannot streamline and formulate their wishes and visions from the VR system keeping in view the current technical possibilities. On the other hand, VR developers face the challenge of designing and communicating in a customer-oriented manner and thereby exploiting the full potential that can be offered from VR technologies. Currently, there is no structured tool available with which VR customers can be assisted with the initial configuration of the desired VR system and the acquisition of relevant information as well as the VR developers can be assisted with an overview for optimal preparation for an initial meeting and an immediate basis for decision making about accepting a development order. The goal of this work is to support the early exchange of information between VR customers and VR developers. For this purpose, a VR information system is developed with upstream use in the VR system implementation and it specifies the desired VR system. By providing all VR specifications and associated meta-information, VR customers shall be able to acquire knowledge about VR, configure the desired VR system and prioritize areas of focus. VR developers should be able to exploit the full potential of VR to develop a customer-oriented VR system and be supported in the entire software development process. The scope of the developed VR information system is limited to the use of VR in product development

Einsatz semantischer Technologien für die Anforderungsanalyse

Softwareentwicklung im betrieblichen Kontext erfordert neben dem Zusammenspiel verschiedener Technologien auch die Zusammenarbeit mehrerer Beteiligter. Dank der Einführung von Standards und der damit einhergehenden Vereinheitlichung von Notationen und Schnittstellen wurde in den letzten Jahren das Zusammenspiel der verschiedenen Technolo-gien an vielen Stellen entscheidend vereinfacht. So hat sich beispielsweise UML (Unified Modeling Language) als Standard für den Softwareentwurf etabliert. Ebenfalls wurde eine große Zahl von Methoden und Werkzeugen entwickelt, die zur Unterstützung der Software-entwicklung im Ganzen verwendet werden können oder speziell auf die Unterstützung der Zusammenarbeit der Beteiligten ausgerichtet sind. Trotz dieser Verbesserungen bleiben einige Probleme im Spannungsumfeld der Softwareentwicklung bestehen. So wird während des Softwareentwicklungsprozesses eine Vielzahl an Artefakten erstellt, ohne dass die Nachver-folgbarkeit zwischen diesen Artefakten dauerhaft sichergestellt wird

Erweiterte Anwendungsfallmodellierung (e-AFM) – Ein Beitrag zur nutzerzentrierten Entwicklung von Power-Tools = Advanced Use Case Modeling (e-AFM) – A Contribution to the User-Centered Development of Power Tools

Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit wird die Methodik der erweiterten Anwendungsfallmodellierung (e-AFM) entwickelt. Die Methodik unterstützt Produktentwickler bei der nutzerzentrierten Entwicklung von Power-Tools. In vielen Anwendungen stehen technische Systeme in direkter Beziehung mit dem Menschen oder wechselwirken mit ihm. Besonders stark sind diese Wechselwirkungen bei handgehaltenen Geräten, sogenannten Power-Tools. Bei Power-Tools hängt die Funktionserfüllung stark von dem Nutzungsverhalten ab – von welchem Anwender, in welcher Anwendung, unter welchen Umweltbedingungen und mit welchem Arbeitsziel es genutzt wird. Daher sollte das Nutzungsverhalten möglichst umfänglich erfasst, beschrieben und für die Produktentwicklung nutzbar gemacht werden. Das Nutzungsverhalten kann bei der realen Benutzung von Power-Tools beobachtet werden. Aus dem Nutzungsverhalten lassen sich Anforderungen und quantifizierbare Messgrößen für die Produktentwicklung inklusive der Validierung ableiten. Um eine Vergleichbarkeit über mehrere Anwender zu erreichen, muss das Nutzungsverhalten geclustert, abstrahiert und in Anwendungsfälle (generalisierte Tätigkeiten) überführt werden. Anwendungsfälle können mit der Systems Modeling Language (SysML) modelliert werden. Allerdings besteht Forschungsbedarf, um die Modellierungssprache, der Entwicklungspraxis von Power-Tools anzupassen. Auf Basis des Stands der Forschung wird eine initiale Methodik der erweiterten Anwendungsfallmodellierung (e-AFM) entwickelt. Die Methodik besteht aus drei Phasen mit Aktivitäten und unterstützenden Methoden. Die e-AFM-Methodik geht über die klassischen Modellierungsansätze hinaus. Sie kombiniert die Top-Down mit der Bottom-up-Modellierung und stellt Entwicklern Methoden sowie Handlungs-empfehlungen zur Verfügung, um das Nutzungsverhalten bei der Power-Tool-Benutzung zu erfassen, zu beschreiben und zu analysieren. Um die Methodenentwicklung bestmöglich auf die Bedürfnisse von Power-Tool-Entwicklern auszurichten, werden Interviews mit Experten sowie eine projektbegleitende Fallstudie durchgeführt. Basierend auf den daraus gewonnenen Erkenntnissen wird die Methodik weiterentwickelt und in zwei Fallbeispielen validiert. Abschließend wird im Ausblick aufgezeigt, wie die Forschung in dem Forschungsfeld der Anwendungsfallmodellierung weitergeführt werden kann

Environmental perception using Multi Sensor Data Fusion in Urban Environments

In den letzten Jahren habe sich moderne Fahrerassiszentsysteme immer mehr zu Alleinstellungsmerkmalen von Automobilen entwickelt. Einem Großteil der Systeme ist gemein, dass sie zur Erfüllung ihrer Aufgabe die Fahrzeugumgebung wahrnehmen müssen. Durch den Einsatz von Sensordatenfusionssystemen lassen sich Sensoren unterschiedlicher Systeme kombinieren und so Schwächen in den Messdaten ausgleichen. Im Rahmen dieser Dissertation wird eine Softwarearchitektur vorgestellt welche aus einer Domänenarchitektur und projektunabhängigen Anforderungen abgeleitet wurde. Diese wird im Folgenden aus statischer und dynamischer Sicht beschrieben und dient als Grundlage für eine Realisierung im Projekt Stadtpilot. Das Projekt Stadtpilot an der TU Braunschweig hat sich zum Ziel gesetzt, teilautomatisches Fahren im innerstädtischen Bereich auf dem Braunschweiger Stadtring mit realem Verkehr umzusetzen. Die eingesetze Sensordatenfusion teilt sich in die Bereiche objekthypothesenbasierte und gitterbasierte Fusion. Die objekthypothesenbasierte Fusion setzt ein neuartiges konturschätzendes Kalman Filter um. Dabei passt sich das Objekthypothesenmodell den aktuellen Messungen der Sensoren an und beschreibt eine Objekthypothese immer mit der minimal notwendigen Anzahl an Stützpunkten. Der gitterbasierte Fusionsteil bildet eine Fusion mithilfe des binären Bayesfilters ab. Dabei werden die Daten auf drei Arten ausgewertet. Zunächst werden die aktuellen Messbereiche der Sensoren bestimmt. Das zweite Verfahren bestimmt Fahrbahnverengungen wie sie durch parkende Fahrzeuge vorkommen. Der letzte Verfahren konstruiert Objekthypothesen aus der Gitterdatenstruktur. Hierzu kommt ein innovatives 2D-Split-and-Merge-Verfahren zum Einsatz. Abgeschlossen wird die Dissertation durch Auswertungen von Messdaten.Recently, the development of modern innovative driver assistance systems gained an emerging interest in the automotive industry. Most of these systems perceive the vehicle's environment to fulfill their task. By using sensor data fusion systems, sensors of different systems can be combinded and the overall system becomes more reliable. In this PhD thesis, a software architecture for defining environmental perception systems is described which is derived from a domain architecture and project specific requirements. Afterward, the static and the dynamic views of the software architecture are discussed. This provides the basis for the architecture's realization in the project Stadtpilot. The Stadtpilot-project is dedicated to semi-autonomous driving in urban environments with real world traffic. The used sensor data fusion of the vehicle's environmental perception systems consists of a grid-based as well as a object hypotheses-based sensor data fusion system. The object hypotheses-based data fusion contains a new contour classifying Kalman-filter. This filter can adapt its object hypothesis model to the data of the perception sensors. This way, the filter describes different object hypotheses with the minimal necessary contour point count. The grid-based data fusion contains a binary Bayes-filter. Three different algorithms with different goals process the grid-based fusion's data. The first algorithm detects areas that can currently not be measured by the sensors. The second algorithm sense lane constrictions by parking vehicles, as they occur in inner-city environments very often. The third algorithm is developed to create object hypotheses of static objects from grid based data. The newly developed algorithm is based on the split-and-merge-algorithm family from the robotics domain. In addition to the research work done in this thesis, it is enriched by an assessment of the defined requirements and presented algorithms

Modeling and Recognition of Contextual Information and User Intentions for In-Car Infotainment Systems

Aktuelle Fahrzeuginformationssysteme bieten ihren Nutzern eine Vielfalt an Funktionen, wie die Auswahl eines gewünschten Radiosenders, das Abspielen einer Musikplaylist oder das Starten einer Navigation. Aktuell steht Nutzern dabei zu jeder Zeit der volle Funktionsumfang des Systems zur Verfügung. Um die wachsende Anzahl an Funktionen für den Nutzer bedienbar zu halten, müssen zukünftige Fahrzeuginformationssysteme in der Lage sein, die vom Nutzer gewünschte Funktion zu erkennen und den Nutzer dabei zu unterstützen diese Funktion schnell zu erreichen. Die vom Nutzer gewünschte Funktion kann dabei von der aktuellen Situation in der sich der Nutzer befindet abhängen, weshalb das Fahrzeuginformationssystem in der Lage sein muss die aktuelle Situation zu erkennen und sein Systemverhalten entsprechend zu adaptieren. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, wie Fahrzeuginformationssysteme im Rahmen eines Modell-basierten Entwicklungsprozesses und unter Zuhilfenahme von Ontologien, basierend auf einer Vielzahl an Kontextinformationen ein Situationsverständnis erhalten können. Der zweite Teil der Arbeit zeigt anschließend auf, wie Bayes’sche Netze genutzt werden können um individuelle Bedürfnisse und Gewohnheiten der Nutzer dabei zu berücksichtigen. Die vorgestellten Ansätze und Technologien werden auf die zu Beginn erhobenen Anforderungen hin evaluiert. Die implementierten Verfahren werden hinsichtlich ihrer Leistung untersucht, mit dem Ziel die Leistungsfähigkeit der Modelle zu maximieren und so für ein bestmögliches Laufzeitverhalten zu sorgen.Current in-car infotainment systems offer their users a variety of functions such as selecting a radio station, playing music from a playlist, or starting a navigation. Currently, every feature the infotainment system may offer is available for a user at any time. Future in-car infotainment systems have to be able to recognize functions the user may want to use, to scale with an increasing amount of features. This recognition depends on the current situation of the user. Hence, the in-car infotainment has to be able to detect the current situation and adapt its behavior accordingly. The first part of this thesis shows how model-based development and ontologies can be used to develop context-aware in-car infotainment systems. The second part shows how Bayesian Networks can be used to consider individual needs and habits of users. Both parts will be evaluated by analyzing them with respect to beforehand identified requirements. Presented implementations will be analyzed with respect to their performance, to increase efficiency of the models

Smarte Sicherungslogik für das Stellwerk der nächsten Generation

Kapazitätssteigerungen, eine höhere Pünktlichkeit und eine Steigerung der Rollout-Geschwindigkeit von innovativen Technologien im Bereich der Leit- und Sicherungstechnik gehören zu den zentralen Herausforderungen, vor denen die Eisenbahn als Kernbaustein einer nachhaltigen Mobilität steht. Hierzu wird medial und auch in der Fachwelt der Einführung des Europäischen Zugbeeinflussungssystems ETCS eine wichtige Rolle zugesprochen. Erste Praxiserfahrungen zeigen jedoch, dass die isolierte Einführung von ETCS zur Erzielung der gewünschten positiven Effekte auf den Eisenbahnbetrieb nicht ausreichend ist. Stattdessen muss die Leit- und Sicherungstechnik im Systemverbund weiterentwickelt werden. Neben beispielsweise einer hinreichend genauen Ortung und einer leistungsfähigen Kommunikationstechnologie ist auch eine optimierte Sicherungslogik im Stellwerk, die optimal auf die Anforderung der zukünftigen Systemlandschaft abgestimmt ist, von zentraler Bedeutung. Die Sicherungslogik ist dabei für die sichere und effiziente Zuweisung von Infrastrukturressourcen an Zugfahrten verantwortlich und überwacht sicherheitskritische Zustandsänderungen auf Seiten der Eisenbahninfrastruktur. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde ein Ansatz für eine solche „smarte“ Sicherungslogik unter der Bezeichnung „smartLogic“ von Grund auf (Grüne Wiese) systematisch entwickelt. Die smartLogic basiert dabei auf einem generischen und topologieunabhängigen Ansatz, der es unter anderem ermöglicht, Gleise in beliebiger Ausdehnung zu belegen und freizugeben, zusätzliche Sicherheitsanforderungen zur Laufzeit der Sicherungslogik in die Logik zu integrieren und auf Basis der zur Verfügung stehenden Informationen über die aktuelle Betriebssituation risikobasiert über die Zulassung von Zugfahrten zu entscheiden. Parallel zur Arbeit ist eine pretotypische Software-Implementierung der smartLogic im Eisenbahnbetriebsfeld Darmstadt entstanden. Erste Kapazitätsuntersuchungen unter deren Nutzung zeigen, dass signifikante Zeiteinsparungen durch die smartLogic erzielbar sind, die zu einer deutlichen Erhöhung der Kapazität oder der Pünktlichkeit, insbesondere in Knotenbereichen, beitragen können