Parametrisierung der Spezifikation von Qualitätsannotationen in Software-Architekturmodellen

Um qualitativ hochwertige Softwaresysteme zu entwickeln, muss in einem Softwareentwicklungsprozess eine Vielzahl von Qualitätsattributen berücksichtigt werden. Je höher die Komplexität von Softwaresystemen wird, desto wichtiger wird es, die zu erwartende Qualität im Vorfeld zu beurteilen. Jedoch existiert eine Reihe von Qualitätsattributen für Softwaresysteme, welche erst aus den strukturellen Eigenschaften der Softwarekomponenten in diesem Softwaresystem bestimmt werden können. Diese Qualitätsattribute werden in strukturierten und formalisierten Entscheidungsunterstützungsprozessen zur Optimierung der Softwarearchitektur oft nicht genutzt. Einer der Gründe dafür ist, dass dieses Wissen um die Qualitätsattribute einer Softwarekomponente in der Regel nur mit diesen Softwarekomponenten verknüpft ist und nicht mit den strukturellen Eigenschaften eines komponentenbasierten Softwaresystems. So bleibt ein Großteil dieses Wissens unberücksichtigt und kann daher nicht für Kompromissentscheidungen in automatisierten Softwarearchitektur-Optimierungsansätzen genutzt werden. In dieser Masterarbeit wird ein Rahmenwerk definiert, um Regeln zu spezifizieren zum Transformieren der Qualitätsattribute einer Softwarekomponente in Relation zu ihren strukturellen Eigenschaften in ihrem komponentenbasierten Softwaresystem. Mit diesem Ansatz kann architekturdefiniertes Wissen in Abhängigkeit der Systemarchitektur parametrisiert werden. Hierdurch können die Qualitätsattribute einer Softwarekomponente, welche erst aus den spezifischen Eigenschaften einer konkreten Softwarearchitektur abgeleitet werden können, spezifiziert und so auch ausgewertet werden. Durch diese verbesserten Auswertungen von strukturellen Eigenschaften sollen die Werkzeuge für Softwarearchitekten verbessert werden, sodass diese bessere Entscheidungen in einem Softwareentwicklungsprozess treffen können. Für die Validierung des Ansatzes werden zwei voneinander unabhängige Fallstudien durchgeführt, um dessen Anwendbarkeit und Nutzen zu zeigen. Zu diesem Zweck wird der Ansatz dieser Masterarbeit sowohl auf eine wissenschaftliche Fallstudie angewandt wie auch auf ein Beispiel, welches sich auf ein reales Industriesystem bezieht. Hiermit wird gezeigt, wie der Ansatz helfen kann, Kompromissentscheidungen über die Softwarearchitektur zwischen mehreren Qualitätsmerkmalen unter der Berücksichtigung der strukturellen Eigenschaften des Softwaresystems zu treffen

Modellgetriebene Entwicklung überwachter Webservice-Kompositionen

Ziel der Arbeit ist es, existierende Ansätze für die Entwicklung von WS-Kompositionen dahingehend zu ergänzen, dass die Überwachungsbelange zielgerichtet und effizient berücksichtigt werden können. Die Prinzipien der modellgetriebenen Softwareentwicklung werden dazu genutzt, um (1) eine plattformunabhängige Spezifikation der Belange und (2) eine vollständig automatisierte Überführung dieser Spezifikation in lauffähige Implementierungen zu ermöglichen

Prozessorientiertes Facility Management in verteilten Umgebungen

The term Facility Management describes one part of business management with the goal of supporting the management activities through the delivery of infrastructure, technology and services. It covers the whole life cycle of a structural facility. An integration of facility management in the active processes of an enterprise or an enterprise group will be substantially supported by the introduction of an efficient, flexible and future-safe computer aided facility management system. But still no universal standards were established in this area. With high expenditure adapted single solutions are the rule, harm however the demand for a save investment independently of proprietary special solutions of individual manufacturers. An analysis of existing business standards shows that these solutions are suitable only partly for combining the existing isolated solutions in a virtual enterprise group in order to create a sustainable architectural approach for a process oriented facility management. In doing so the communication must not be reduced to pure data exchange, but only stable interface definitions and accurately specified document formats can lead to a continuous solution. In order to make these solutions for developers and end users in the phases of the design, the implementation and maintenance equally clear, a common vocabulary of concepts is necessary. The usage of the Unified Modeling Language gives thereby a promising basis. The concrete models with the contained types and their relations to each other are described over meta models. The usage of XML as means to data exchange between the individual components and for the description of the meta models guarantees a flexible and future-safe development basis. In the context of the work based on use cases the conception for a framework with core components for process oriented facility management in distributed environments is designed. The framework Simplix conceived by the author integrates meta models for the description of concrete data, workflow and access schemes. The designed modules are embedded into a component-based architecture, in order to obtain a greatest possible flexibility for the deployment in heterogeneous IT environments. The framework Simplix covers four core components. The SchemaService describes the concrete product models, the associated processes are represented by the WorkflowService. The realization of the access rules is realized by the SecurityService. The exchange of workflow messages with the encapsulated project data is done by the ExchangeService in XML. The presented design focuses on the integration of existing business and IT standards. The design of the four core components describes a possibility of standardization in the area of CAFM, which connects only the relevant data over processes detached from conventional export/import scenarios: <ul> <li>Reduction of the complexity of conventional product models by a standardization over meta models, the actual product and process models can be designed for end users and to their vocabulary of concepts adapted</li> <li>Support of the Ad-Hoc-manipulation of concrete product and process models, only thereby can be achieved an integration of different vocabulary of concepts</li> <li>The usage of standardized methods in the analysis and design phases makes a fast technical implementation of the individual services possible, especially during the integration of external software systems as always necessary in the CAFM sector</li> <li>Due to a clear interface specification external offers for individual services can be provided and used, the continuous use of XML makes an effective long-term data storage in a standardized, self-describing language possible</li></ul>Der Begriff Facility Management bezeichnet eine Facette des unternehmerischen Managements, die es zum Ziel hat, die unternehmerischen Aktivitäten durch die Bereitstellung von Infrastruktur, Technologien und Diensten zu unterstützen und umfaßt den gesamten Lebenszyklus einer baulichen Anlage. Eine Einbettung von Facility Management in die laufenden Prozesse eines Unternehmens oder eines Unternehmensverbundes wird durch die Einführung eines leistungsfähigen, flexiblen und zukunftssicheren Computer Aided Facility Management Systems wesentlich unterstützt. Allerdings haben sich auf diesem Gebiet noch keine durchgängigen Standards etabliert, mit hohem Aufwand angepaßte Einzellösungen sind die Regel, verletzen aber die Forderung nach Investitionssicherheit unabhängig von den proprietären Speziallösungen einzelner Hersteller. Eine Analyse vorhandener Geschäftsstandards zeigt, daß diese Ansätze nur teilweise dazu geeignet sind, die vorhandenen Insellösungen in einem virtuellen Unternehmensverbund miteinander zu kombinieren, um einen tragfähigen Architekturansatz für ein prozeßorientiertes Facility Management zu schaffen. Dabei darf die Kommunikation nicht auf den reinen Datenaustausch reduziert werden, sondern nur stabile Schnittstellendefinitionen und exakt spezifizierte Dokumentenformate können zu einer durchgehenden Lösung führen. Die konkreten Modelle mit den enthaltenen Typen und deren Beziehungen zueinander werden über Metamodelle beschrieben. Der Einsatz von XML als Mittel zum Datenaustausch zwischen den einzelnen Komponenten und zur Beschreibung der Metamodelle garantiert eine flexible und zukunftssichere Entwicklungsgrundlage. Im Rahmen der Arbeit wird auf der Basis von Anwendungsfällen die Konzeption für ein Framework mit Kernkomponenten zum prozeßorientierten Facility Management in verteilten Umgebungen entworfen. Das vom Autor konzipierte Framework Simplix integriert Metamodelle zur Beschreibung konkreter Daten-, Workflow- und Zugriffsschemata. Die dazu geplanten Module werden in eine komponentenbasierte Architektur eingebettet, um eine größtmögliche Flexibilität beim Einsatz in heterogenen IT-Umgebungen zu erzielen. Das Framework Simplix umfaßt vier Kernkomponenten. Der SchemaService beschreibt die konkreten Produktmodelle, die zugehörigen Prozesse werden über den WorkflowService abgebildet. Die Realisierung der Mechanismen zur Zugriffskontrolle werden vom SecurityService übernommen. Der Austausch von Workflow-Nachrichten mit den gekapselten Projektdaten erfolgt über den ExchangeService in XML. Der vorgestellte Ansatz setzt auf die Integration vorhandener Geschäfts- und IT-Standards. Der Entwurf der vier Kernkomponenten beschreibt eine Möglichkeit der Standardisierung im CAFM-Sektor, die losgelöst von herkömmlichen Export-/Import-Szenarios funktioniert und nur die relevanten Daten über Prozesse verknüpft: <ul> <li>Reduzierung der Komplexität herkömmlicher Produktmodelle durch eine Standardisierung über Metamodelle, die eigentlichen Produkt- und Prozeßmodelle können für die Endanwender entworfen und an deren Begriffswelt angepaßt werden</li> <li>Unterstützung der Ad-Hoc-Manipulation von konkreten Produkt- und Prozeßmodellen, nur dadurch kann eine Integration verschiedener Begriffswelten erreicht werden</li> <li>der Einsatz standardisierter Techniken im Entwurf und dem Design ermöglicht eine schnelle technische Umsetzung der einzelnen Dienste gerade bei der im CAFM immer notwendigen Einbindung von Fremdsoftware</li> <li>auf Grund einer klaren Schnittstellenspezifikation können externe Serviceangebote für einzelne Dienste erstellt und genutzt werden, der durchgehende Einsatz von XML ermöglicht eine effektive Langzeitdatenhaltung in einem standardisierten, selbstbeschreibenden Format</li></ul&gt

Modellierung der Struktureigenschaften von Subsystemen bei architekturellen Entwurfsentscheidungen in komponentenbasierten Systemen

In Softwaresystemen werden bei der (Weiter-)Entwicklung in der Regel bereits fertige (Sub-)Systeme als ein Teil der Gesamtlösung eingesetzt. Dies benötigt jedoch fundiertes Fachwissen darüber, wie ein solches Subsystem einer Entwurfsentscheidung in das eigene Softwaresystem zu integrieren ist. Möchte ein Entwickler eine bestimmte Entwurfsentscheidung in einem bereits bestehenden Softwaresystem nachträglich umsetzen, ist ihm meist nicht klar, wie das Subsystem dieser Entwurfsentscheidung in die bestehende Architektur integriert werden kann. In dieser Bachelorarbeit wird ein formales Modell, welches die Eigenschaften einer Entwurfsentscheidung abbildet, konzipiert und evaluiert. Für diesen Zweck wird das Strukturmodell als eine Erweiterung für das Palladio Komponentenmodell vorgestellt, mit welcher ganze Umbau-Maßnahmen für die Integration der Komponenten einer Entwurfsentscheidung formalisiert werden. Diese Erweiterung umfasst Informationen, wie die Struktur einer Entwurfsentscheidung und deren Einfluss auf die Qualität der Architektur, und kann dafür genutzt werden, um mit ihr Entwurfsentscheidungen im Kontext von Palladio wiederverwendbar zu formalisieren. Für die Evaluation des Strukturmodells wurden mehrere Fallstudien auf das Strukturmodell angewendet, um dessen Anwendbarkeit und Nutzen zu zeigen. Hierfür wurde die Struktur von verschiedenen Entwurfsentscheidungen und deren Auswirkungen auf eine bestehende Architektur mit Hilfe des Strukturmodells modelliert. Abschließend wurde eine solches Strukturmodell einer Entwurfsentscheidung in ein bestehendes Softwaresystem eingesetzt

Vom SOM-Geschäftsprozessmodell zum Softwareartefakt - modellgetriebene Systementwicklung mit dem Eclipse Modeling Framework

Zur Überbrückung der semantischen Lücke zwischen der fachlichen und der softwaretechnischen Ebene in der Systementwicklung schlägt diese Arbeit einen modellgetriebenen Ansatz ausgehend von Geschäftsprozessen hin zur Generierung von Quellcode für eine service-orientierte JavaEE-Architektur vor. Der Ansatz und ein implementiertes Software-Werkzeug nutzen das Eclipse Modeling Framework (EMF) anhand von Ecore-Modellen und QVTo-basierten Modelltransformationen. Service-orientierte Anwendungssysteme werden anhand einer Xtext- und ANTLR-basierten Grammatik beschrieben, die eine auf konzeptuellen Objekttypen und Vorgangsobjekttypen (KOS und VOS der SOM-Methodik) aufbauende Syntax vorschlägt. Resultierende Ecore-Modelle sind anhand von QVTo in ein komponentenorientiertes Softwaremodell auf Basis von JavaEE überführbar. Die Transformation dieses Modells in Quellcode erzeugt ein auf einer Referenz-Architektur basierendes verteiltes Software-System bestehend aus Entitäts- und Vorgangs-Services, einschließlich JPA-Entities, SessionBeans, MessageDrivenBeans mit Message Queues und EJB-Module-Konfigurationen

Systematische Prozessunterstützung für die Entwicklung laufzeitkritischer Softwaresysteme: Systematische Prozessunterstützung für die Entwicklung laufzeitkritischer Softwaresysteme: PROKRIS-Methodik und -Framework

In vielen Bereichen des täglichen Lebens, angefangen vom Online-Banking bis hin zur Steuerung im Flugzeug, kommt Software mit laufzeitkritischen nicht-funktionalen Eigenschaften (NFE) zum Einsatz. Die Erfüllung der NFE spielt in diesen Anwendungen eine zentrale Rolle. Um dies zu erreichen, ist eine systematische und zielorientierte Behandlung dieser Anforderungen während der Entwicklung zwingend erforderlich. NFE zeichnen sich im Gegensatz zu funktionalen Eigenschaften durch besondere Merkmale aus, die ein adaptives Vorgehen zur Definition des Entwicklungsprozesses erzwingen. In der Arbeit wird eine Methodik zur kontextbasierten Anpassung von Vorgehensmodellen an laufzeitkritische NFE auf der Basis von Prozessmustern sowie das PROKRIS-Framework als unterstützende Umgebung vorgestellt

Situationsgerechte Methodenweiterentwicklung auf Basis von MetaMe am Beispiel der Server-System-Entwicklung

Die Einführung domänenspezifischer Entwicklungsmethoden in Unternehmen birgt Risiken. Der Aufwand, der aus einer kompletten Ersetzungeiner bestehenden Entwicklungsmethode hervorgeht, kann sehr umfangreich sein und dadurch sind die Investitionskosten schlecht planbar. Darüber hinaus sind die erwarteten Vorteile mit Unsicherheiten behaftet, denn jedes Unternehmen besitzt schlecht änderbare, individuelle Eigenschaften, die so genannten Situationsfaktoren. Sie beschreiben den Methodenkontext, in dem die Entwicklungsmethode angewendet wird. Passt die domänenspezifische Entwicklungsmethode nicht zu dem gegebenen Methodenkontext, ist eine erfolgreiche Einführung gefährdet. Zur Reduzierung der genannten Risiken erweitert diese Arbeit den bestehenden Ansatz MetaMe, eine Meta-Methode zur Entwicklung von individuellen Softwareentwicklungsmethoden, um die Eigenschaften der situationsgerechten Methodenweiterentwicklung. Eine zusätzliche Ist-Analyse identifiziert die vorhandene Entwicklungsmethode, die mittels einer neuen Sprache modellbasiert dokumentiert wird. Eine Verbesserungs-Analyse ermittelt darauf aufbauend die Optimierungspotenziale und Situationsfaktoren, aus denen geeigneteMethodenanforderungen erstellt werden. Mit Hilfe der Methodenanforderungen werden iterative Projekte zur Methodenweiterentwicklung definiert. Das ermöglicht die von Unternehmengewünschte schrittweise Änderung der Entwicklungsmethoden. Weiterhin wird gezeigt, wie die Methode mittels Methodenanforderungen an den Methodenkontextangepasst werden kann. Das in dieser Arbeit vorgestellte Vorgehen wird exemplarisch auf zwei industrielle Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Server-System-Entwicklung angewendet. Für jedes Beispiel wird eine individuell entwickelte Entwicklungsmethode vorgestellt.It is risky to introduce domain-specific engineering methods to different companies. The effort to replace an existing engineering method can be extensive so that investment costs are hard to judge. Beside that, the expected advantages have uncertainties because each company has poorly changeable, individual properties, so called situational factors. They describe the method context in that the engineering method will be applied. If the engineering method does not fit to the method context, a successful introduction is jeopardized.To reduce the mentioned risks, this thesis enhances the known approach, MetaMe, a meta-method to develop individual software engineering methods, regarding the characteristics of situational method enhancements. It adds the analysis of the current state to identify the existing engineering method. The engineering method will be described in a model-based manner with a newly introduced language. A demand analysis identifies single improvements and situational factors. Upon that information method requirements are created. Based on the method requirements iterative method enhancement projects are defined. With that it is possible to do a step wise change of engineering methods, which is the desired approach of the companies. Furthermore, it will be shown how to adjust the engineering method according to the method context based on the method requirements.The new method engineering approach is substantiated by two industrial case studies in the area of server-systems-engineering. For each example an individually developed engineering method will be presented.vorgelegt von Michael SpijkermanTag der Verteidigung: 24.03.2015Paderborn, Univ., Diss., 201

Entwicklungsunterstützung für interaktive 3D-Anwendungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung interaktiver 3D-Anwendungen. Interaktive 3D-Grafik wird heutzutage in den verschiedensten Domänen eingesetzt, z. B. im e-Commerce-, Unterhaltungs- und Ausbildungsbereich. Dennoch stellt die Entwicklung einer umfangreicheren 3D-Anwendung nach wie vor eine Herausforderung dar. Programmcode und 3D-Inhalte werden i. d. R. von verschiedenen Entwicklern erstellt, die unterschiedliches Fachwissen besitzen und mit völlig verschiedenartigen Werkzeugen arbeiten. Diese Situation führt häufig zu Problemen bei der Integration der erstellten Anwendungskomponenten in ein komplexes interaktives 3D-Gesamtsystem. So können etwa Inkonsistenzen auftreten, die einen korrekten Zugriff des Programms auf die 3D-Inhalte zur Laufzeit verhindern. Zudem fehlen Konzepte und Werkzeuge zur Unterstützung einer strukturierten interdisziplinären 3D-Entwicklung. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiger Lösungsansatz für die genannten Probleme vorgestellt. Es handelt sich dabei um eine Familie domänenspezifischer Sprachen, die für einen Einsatz in der Entwurfsphase vor der Implementierung im 3D-Entwicklungsprozess konzipiert wurden. Basissprache der Familie, die durch weitere Sprachkomponenten ergänzt wird, ist die Scene Structure and Integration Modelling Language (kurz SSIML). Mittels visueller Modelle lassen sich -- werkzeuggestützt -- Verknüpfungen zwischen Programmkomponenten und 3D-Inhalten spezifizieren. Durch die automatische Erzeugung von Codeskeletten aus einem Modell, die sowohl dem 3D-Designer als auch dem Programmierer als zu vervollständigende Vorlagen dienen, kann die Konsistenz zwischen den einzelnen Anwendungsbestandteilen sichergestellt werden. Neben der Verknüpfung von Programmcode und 3D-Inhalten sind die Strukturierung und Modularisierung von 3D-Inhalten, die aufgabenorientierte 3D-Visualisierung, 3D-Verhalten und Animation und Augmented Realitiy-Anwendungen weitere wichtige Aspekte, die durch die Mitglieder der SSIML-Sprachfamilie abgedeckt werden. Außerdem wird in der vorliegenden Arbeit ein 3D-Entwicklungsprozess skizziert, der einen sinnvollen Einbezug der vorgestellten Konzepte und Werkzeuge erlaubt