On the Restriction of Conceptual Modeling – Outlining an Approach to Enable Business Driven SOA

Service-oriented architectures were introduced to create a technological basis for reacting to business requirements in a distributed application environment. Services encapsulate functionality to be reused in different processes and can be easily described in design models that should be the result of analyzing the business requirements described in conceptual models. However, this process is nontrivial, iterative, and can not be fully automated. This paper presents an approach to introduce artifacts to establish a consensus on language level which enhances the comparability of models and allows to semi-automate the transformation process by weakening the strict separation of language creation and language usage. In contrast to previous approaches, this approach enables a model based configuration of service-oriented architectures that allows an automation of activities of the SOA development process that are currently carried out manually. As a result, the technical knowledge relevant to cope with the task is reduced, which at the same time shortens the time and effort for solving the overall task. This promotes the goal-oriented configuration of SOA. As specific technical knowledge is no longer needed, the modeler can concentrate on the analysis of the business problem

Towards Model Driven Architecture in Health Care Information System Development

Failed software projects are often the result of an unsystematic transfer of business requirements to the implementation. This deficit led to the specification of the Model Driven Architecture (MDA). It claims a consistent use of conceptual models for the software development process from requirement analysis to technical specification of software. The MDA reduces the gap between the business level and the information technology (IT) level by defining a methodological framework to link these levels (Business-IT alignment). We will present the use of an MDA in health care domain. For this purpose, we show how the paradigm of MDA can be configured to implement medical application software based on a telemedical IT platform (telehealth platform). Additionally to the conceptual structure of the developed approach and the domain-specific alignment, lessons learned from the experiences gathered during design process will be formulated as assistance for similar projects and substantiated with an exemplary application

Konzeption und prototypische Implementierung eines Generators zur Softwarevisualisierung in 3D

Softwareentwicklungsprojekte bringen viele verschiedene Artefakte hervor. Artefakte stellen unterschiedliche Aspekte wie Struktur (statische Informationen), Verhalten (dynamische Informationen) oder Evolution (historisierte Informationen) von Softwaresystemen dar. Die Softwarevisualisierung ist darauf ausgelegt, solche Artefakte in eine visuelle Form zu überführen. Externe Umfragen und eine intensive Literaturrecherche zeigen jedoch Defizite dieses Gebietes auf. So sind viele Werkzeuge zur Visualisierung vom Entwicklungsprozess entkoppelt, bieten unzureichenden Im- und Export von Visualisierungen und besitzen teilweise einen geringen Automatisierungsgrad des Visualisierungsprozesses, insbesondere bei Werkzeugen zur dreidimensionalen Visualisierung. In dieser Arbeit wurde durch Adaption und Kombination bestehender Theorien und Werkzeuge der generativen und der modellgetriebenen Softwareentwicklung in Verbindung mit Techniken aus der Softwarevisualisierung ein Konzept entwickelt, das beschreibt, wie dreidimensionale Visualisierungen von Softwaresystemen vollautomatisch generiert werden können. Im Mittelpunkt steht ein Generator, der ausgehend von einer Anforderungsspezifikation vollautomatisiert 3D-Modelle erzeugt. Zur Validierung des entwickelten Konzeptes wurde ein Prototyp implementiert, der auf die Visualisierung der Struktur von Softwaresystemen abzielt. Dieser lässt sich als Plugin in die Entwicklungsumgebung Eclipse integrieren und erzeugt aus Ecore-basierten Modellen nach Benutzeranforderungen mittels Modelltransformationen ein 3D-Modell im freien und standardisierten X3D-Format. Die Transformationen sind dabei mit dem Werkzeug openArchitectureWare realisiert. Schließlich wurde der Prototyp selbst einer Evaluation gemäß etablierten Kriterien aus der Softwarevisualisierung unterzogen

Integrated Clinical Pathways: A Model-based Holistic Method

Against the background of increasing multidisciplinarity as well as the focus on quality, transparency and economic efficiency of medical services, clinical pathways (CPs) have been established as a promising tool at the organizational level in recent years. They are primarily intended to ensure an adequate description of the care processes and to manage the balance between best treatment practice and economic viability. CPs standardize the internal care services by explicating the institution-specific knowledge with regard to recommendations for action, service portfolio, organizational structures, infrastructure, etc. of a specific service provider. The development of hospital information systems (HIS) has so far been characterized by an evolutionary development of modules in the field of laboratory, radiology, nursing and picture archiving systems as well as in the area of administrative systems. As one result of this development, the HIS usually comprises a heterogeneous network of software systems of different types and manufacturers. However, the actual control of patients by means of evidence-based processes and integration of CPs into HIS was not addressed until the recent years, when HIS manufacturers started developing modules for CP modeling and workflow support. The objective of this thesis is to provide a holistic methodical support for the description of clinical pathways and their integration into a hospital information system to finally improve the compliance of daily care to standard process definitions. Therefore, conceptual models provide an adequate mean to describe and communicate complex matters in a comprehensible form as well as to configure IT systems due to their semi-formal nature. Hence, a first research thread investigates the question, how clinical pathways can be described adequately using conceptual models. This results in an iterative design of adequate modeling languages for clinical pathways. A second research thread further investigates the question, how conceptual models of clinical pathways can be used to configure process-oriented application systems in health care. This thread therefore describes the design of a model-based method, that enables a consecutive transformation of CPs into technical (workflow) specifications, based on the principles of the Model-Driven Architecture.:A. Synopsis of the Doctoral Dissertation B. Agility in Medical Treatment Processes C. Domain Specific Modeling Language - CPmod D. BPMN4CP - Version 1.0 E. BPMN4CP - Version 2.0 F. BPMN4CP - Version 2.1 G. MDA in Health Care IS Development H. Transforming Clinical Pathways into Care Workflows I. CDA Templates - Utilizing the MediCUB

Rahmenwerk zur integrativen Gestaltung von Services: Modellgetriebene Servicebeschreibung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der modellgetriebenen Servicebeschreibung, einem Ansatz zur integrativen Beschreibung bzw. Modellierung von Services. Ausgehend von der Prämisse, dass die Natur von Services nur schwer zu erfassen ist und eine Disziplinen-übergreifende Positiv-Definition nicht erreicht werden kann, soll mit dem Ansatz eine Syn-these bisher vorhandener Modellierungsansätze erfolgen. Das Ziel liegt dabei nicht in einem erneuten Versuch, ein vollständiges Modell zur Beschreibung von Services zu entwickeln, sondern vielmehr vorhandene Perspektiven so zu integrieren, dass ein vollständiges Bild als eine Art Mosaik entsteht. Den Kern der Arbeit bildet das Service Modeling Framework. Als Rahmenwerk umfasst es Anforderungen und Restriktionen für die Arbeit mit unter-schiedlichen Servicemodellen, definiert Methoden zur Integration und bietet Werkzeuge, mit deren Hilfe die darin enthaltenen Konzepte umgesetzt werden. Ziel der Konstruktion des Rahmenwerks ist es Nutzer in die Lage zu versetzen mittels mo-dellgetriebener Verfahren eine Zusammenführung von Modellen zu ermöglichen. Auf Basis einer fachlichen, nicht nur syntaktischen Beschreibung von Beziehungen zwischen Model-len und Modellelementen sollen Zusammenhänge modelliert werden, die einen Informati-onsaustausch zwischen Modellen realisieren. Dadurch werden Abhängigkeiten zwischen Modellen explizit formuliert oder aber die Entwicklung neuer Modelle auf Basis bereits bestehender Modelle vorangetrieben. Der Beitrag dieser Arbeit besteht in der Erarbeitung der notwendigen Konzepte und in der Bereitstellung geeigneter Verfahren sowie Werkzeugen zur Umsetzung. Insbesondere stellt diese Arbeit einen Metamodell-basierten Ansatz zur Verfügung, mit dem Modelle über ein Domänen-neutrales Basismetamodell zueinander in Beziehung gesetzt werden können. Zugehörige Werkzeuge, wie Editoren, zeigen eine prototypische Umsetzbarkeit

Automatische Generierung von feature-orientierten Produktlinien aus Varianten von funktionsblockorientierten Modellen

Zur einfacheren Entwicklung von technischen Systemen werden heutzutage vielfach funktionsblockorientierte Modellierungssprachen wie MATLAB/Simulink verwendet, die ein System als Netzwerk von miteinander verbundenen Funktionsblöcken darstellen. Aufgrund wechselnder Anforderungen entstehen dabei viele Modellvarianten, die nicht mehr effizient verwaltet werden können. Eine Lösung hierfür ist der Einsatz von Produktlinien, bei dem alle Varianten zusammengefasst und in wiederverwendbare Bestandteile zerlegt werden. Die Einzelvarianten werden dabei nur noch bei Bedarf aus diesen Bestandteilen zusammengesetzt. Die Erstellung dieser Produktlinien ist jedoch mit hohem manuellen Aufwand verbunden, besonders wenn vorhandene Modelle wiederverwendet werden sollen. Dies verhindert oft die Einführung dieses Paradigmas. Das Ziel der Dissertation war es deshalb, diese Migration vorhandener Modellvarianten und damit die Erstellung der Produktlinien zu automatisieren. Hierzu wurde eine Migrationsschrittfolge vorgeschlagen: Mithilfe eines Model-Matching-Ansatzes werden zuerst Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Modellen identifiziert und daraus ein zusammengefasstes Modell und sogenannte Features abgeleitet. Mithilfe der Formalen Begriffsanalyse werden daraufhin die Abhängigkeiten zwischen diesen Features extrahiert und daraus ein Feature-Modell erstellt. Feature-Modell und zusammengefasstes Modell bilden dabei eine Produktlinie, die exakt die vorgegebenen Modellvarianten beschreibt

From Grown to Structured - Reducing unnecessary Variability of Technology Architectures in large-scale IT Landscapes

Die IT-Landschaft in einem Unternehmen entwickelt sich typischerweise über viele Jahre und Jahrzehnte. Um den steigenden Bedarf an Softwarelösungen zur Unterstützung unterschiedlichster Geschäftsfunktionen zu realisieren, werden so über die Zeit immer mehr Anwendungssysteme geschaffen und in die bestehende Landschaft integriert. In der Konsequenz können solche gewachsenen IT-Landschaften aus hunderten oder gar tausenden von Softwaresystemen bestehen, die ein breites Spektrum unterschiedlichster Technologien verwenden. So setzen zwar viele von ihnen gleiche Kerntechnologien (z.B. Java, .Net oder SAP) ein, unterscheiden sich jedoch häufig in den verwendeten technologischen Komponenten (z.B. verschiedene Betriebssysteme, Datenbanksysteme oder Applikationsserver). Diese technologischen Varianten sind aus Architektursicht nicht immer erforderlich und verursachen unnötige Variabilität in den Technologiearchitekturen der betrachteten Systeme, was zu einer höheren Komplexität, einer geringeren Anpassungsfähigkeit sowie zu steigenden Kosten und höherem Aufwand für die Wartung und Weiterentwicklung der gesamten IT-Landschaft führt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist es erforderlich, dass die Variabilität von technologisch verwandten Softwaresystemen reduziert wird. Da hiermit komplexe Tätigkeiten verbunden sind, die bisher manuell von Experten durchgeführt werden müssen, sind sie für gewachsene IT-Landschaften kaum durchführbar. Zur Lösung dieses Problems werden in dieser Dissertation drei wissenschaftlichen Beiträge vorgestellt: (1) Ein Mining-Verfahren zur Bestimmung von Variabilität in Technologiearchitekturen, welches eine beliebige Anzahl an verwandten IT-Systemen analysiert und alle Variabilitätsbeziehungen zwischen ihnen bestimmt. (2) Ein regelbasierter Ansatz zur Ableitung von Restrukturierungsempfehlungen, welcher unnötige Variabilität in den betrachteten Technologiearchitekturen identifiziert und geeignete Maßnahmen zur Reduzierung dieser Variabilität vorschlägt. (3) Ein Ansatz zur Simulation und Bewertung von abgeleiteten Restrukturierungsempfehlungen, welcher Experten bei der Entscheidungsfindung zur konkreten Restrukturierung von betrachteten Technologiearchitekturen unterstützt. Alle Beiträge wurden mit Experteninterviews und Fallstudien evaluiert. Für diese Evaluation standen uns verschiedene Experten eines Industriepartners sowie Daten von realen Technologiearchitekturen zur Verfügung.A company's IT landscape typically evolves over years and even decades. By satisfying the growing demand for software solutions, the number of software systems increases with a company’s requirements to support various business functions. As such an evolution is normally uncoordinated, the realization of new requirements often results in additional software systems. As a consequence, grown IT landscapes can consist of hundreds or thousands of different software systems with a large variety of technologies. Although such software systems typically utilize similar core technologies (e.g., Java, .Net, or SAP), they often differ in implemented technology components which are required to run the software system (e.g., different operating systems, database systems or application server). From an architectural point of view, such technical variants are not always necessary and might lead to unnecessary variability in the technology architectures of regarded software systems. This results in increasing costs, a reduced adaptability and higher effort for maintaining and evolving existing software solutions and the entire IT landscape. To cope with these challenges, the variability of technically related software systems has to be reduced. As this requires manual and complex analyzes, it is not feasible for a large number of software systems. Thus, experts continuously face the tedious challenge of making reasonable restructuring decisions for large-scale IT landscapes. To solve the described problems, this doctoral thesis comprises three different scientific contributions: (1) An automated mining approach for determining variability in technology architectures, which is capable of analyzing a large number of software systems and determining the inherent variability relations. (2) A rule-based approach for deriving restructuring recommendations, which identifies unnecessary variability in the considered technology architectures and suggests appropriate restructuring measures to reduce this variability. (3) An approach for evaluating and simulating derived restructuring recommendations, which supports experts in taking reasonable decisions for restructuring of analyzed technology architectures. All contributions were evaluated by means of expert interviews and several case studies. For this purpose, we had access to various experts as well as real-word data from our industry partner

Musterbasierte Kontrollflusssemantik für Geschäftsprozessmodellierungssprachen

Die Bedeutung einzelner Symbole ist bei Geschäftsprozessmodellierungssprachen häufig nicht eindeutig festgelegt, wodurch Missverständnisse zwischen Domänenexperten und Modellierern gefördert werden. In dieser Arbeit wird eine auf Kontrollflussmustern basierende Methode zur Beschreibung der Kontrollflusssemantik von graphischen Geschäftsprozessmodellierungssprachen vorgestellt. Darüber hinaus werden die effiziente Anwendbarkeit und grundsätzliche Nützlichkeit der Methode aufgezeigt