MODELLGETRIEBENE ENTWICKLUNG VON SERVICEORIENTIERTEN ARCHITEKTUREN

Nach den technologiegetriebenen Diskussionen über serviceorientierte Architekturen (SOA) der vergangenen Jahre befassen sich immer mehr Autoren mit dem gesamten Entwicklungsprozess einer SOA ([2], [4], [16] und [17]). Die Methoden stützen sich dabei auf die Konzepte und Werkzeuge der modellgetriebenen Softwareentwicklung (Model Driven Software Development, MDSD). Durch die Unterteilung des Modellsystems in verschiedene Teilmodellsysteme trägt die MDSD zur Komplexitätsbewältigung bei und gewährleistet die durchgängige Modellierung über alle Abstraktionsebenen hinweg. Dieser Artikel stellt einen modellgetriebenen Ansatz für die durchgängige Analyse und das Design serviceorientierter Architekturen vor. Der Ansatz integriert dazu etablierte geschäfts- und objektorientierte Modellierungsansätze mit serviceorientierten Konzepten. SOA bauen auf die Erfahrungen mehrerer Jahrzehnte der Softwareentwicklung auf [9, S. 13 - 25] und stützen sich dabei auf bewährte Konzepte aus der objektorientierten Programmierung, der Komponentenorientierung, sowie der Entwicklung von verteilten Systemen. Diese Konzepte stellen einen geeigneten Ausgangspunkt für die Analyse und den Entwurf serviceorientierter Architekturen dar. Deshalb wird die objekt- und geschäftsprozessorientierte SOM-Methodik [7], die durch ihre formalen Modelleigenschaften und durch die Integration der Modelle über Sichten und Ebenen hinweg eine durchgängige Modellierung betrieblicher Systeme gewährleistet, als Grundlage für diese Arbeit verwendet. Als Notation für die Verhaltenssicht einer SOA kommt die Business Process Modeling Notation (BPMN) zum Einsatz. Die Struktursicht wird mit der Unified Modeling Language (UML) modelliert. Die Dienste werden als Web Services implementiert und mit der Business Process Execution Language (BPEL) orchestriert. Nach einer kurzen Einführung in die MDSD und SOM-Methodik stellt Kapitel 3 die verschiedenen Modellebenen und deren Beziehungen zueinander vor. Die Modellbildung wird in Kapitel 4 mit Hilfe eines Fallbeispiels demonstriert. Der Artikel schließt mit einem Verweis auf vergleichbare Ansätze und einer Zusammenfassung der Ergebnisse

Computer Supported Cooperative Work Applications for the Design of Buildings based on an integrated Building Model Management

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Konzeption und prototypische Umsetzung von Techniken des Computer Supported Cooperative Work (CSCW) im Rahmen einer integrierten objektorientierten und dynamischen Bauwerksmodellverwaltung zur Unterstützung der Bauwerksplanung. Die Planung von Bauwerken ist durch einen hohen Grad an Arbeitsteiligkeit, aber auch durch eine schwache Strukturierung der ablaufenden Prozesse gekennzeichnet. Besonders durch den Unikatcharakter des Planungsgegenstands \'Bauwerk\' ergeben sich signifikante Unterschiede zum Entwurf anderer, durch Serienfertigung produzierter Industriegüter. Zunehmend wird die Planung von Bauwerken in Virtual Enterprises ausgeführt, die sich durch eine dynamische Organisationsstruktur, geographische Verteilung der Partner, schwer normierbare Informationsflüsse und eine häufig stark heterogene informationstechnische Infrastruktur auszeichnen. Zur rechnerinternen Repräsent! ation des Planungsgegenstands haben sich objektorientierte Bauwerksmodelle bewährt. Aufgrund der Veränderlichkeit der Bauwerke und deren rechnerinterner Repräsentation im Laufe des Bauwerkslebenszyklus ist eine dynamische Anpassung der Modelle unumgänglich. Derartige in Form von Taxonomien dargestellte dynamische Bauwerksmodellstrukturen können gemeinsam mit den in Instanzform vorliegenden konkreten Projektinformationen in entsprechenden Modellverwaltungssystemen (MVS) gehandhabt werden. Dabei wird aufgrund der Spezialisierung und Arbeitsteilung im Planungsprozess von einer inhaltlich verknüpften Partialmodellstruktur, die räumlich verteilt sein kann, ausgegangen. Die vorgeschlagenen Methoden zur Koordinierung der Teamarbeit in der Bauwerksplanung beruhen auf der Nutzung von CSCW–Techniken für \'Gemeinsame Informationsräume\' und \'Workgroup Computing\', die im Kontext der als Integrationsbasis fungierenden Modellverwaltungssysteme umgesetzt werden. Dazu werden die zur d! ynamischen Bauwerksmodellierung erforderlichen Metaebenenfunk! tionalitäten sowie Ansätze zur Implementierung von Modellverwaltungskernen systematisiert. Ebenso werden notwendige Basistechniken für die Realisierung von MVS untersucht und eine Architektur zur rollenspezifischen Präsentation dynamischer Modellinhalte vorgestellt. Da klassische Schichtenmodelle nicht auf die Verhältnisse in Virtual Enterprises angewendet werden können, wird eine physische Systemarchitektur mit einem zentralen Projektserver, Domänenservern und Domänenclients vorgestellt. Ebenso werden Techniken zur Sicherung des autorisierten Zugriffs sowie des Dokumentencharakters beschrieben. Zur Unterstützung der asynchronen Phasen der Kooperation wird der gemeinsame Informationsraum durch Mappingtechniken zur Propagation und Notifikation von Änderungsdaten bezüglich relevanter Modellinformationen ergänzt. Zur Unterstützung synchroner Phasen werden Techniken zur Schaffung eines gemeinsamen Kontexts durch relaxierte WYSIWIS–Präsentationen auf Basis der Modellinformationen! verbunden mit Telepresence–Techniken vorgestellt. Weiterhin werden Methoden zur Sicherung der Group–Awareness für alle Kooperationsphasen betrachtet.The thesis covers the conceptual design and the prototypical realisation of Computer Supported Cooperative Work (CSCW)– techniques within the scope of an integrated, object-oriented, dynamic model management system for the support of building planning activities. The planning of buildings is characterised by a high degree of collaboration but by a weak structuring of the processes, too. Significant differences between the design of buildings and industrial goods produced by series production are implied by the uniqueness of a building. Increasingly, the planning of buildings is accomplished by Virtual Enterprises. These are characterised by a dynamic organisation structure, geographic dispersion of the involved planning experts, information flows, which are hard to standardise, and a frequently very heterogeneous information-technology infrastructure. Object oriented building models have proven to be a suitable base for! the binary representation of planning subject information. Due to the changeability of both building structures and their binary representation during the building life cycle, a dynamical adaptation of the models is indispensable. Dynamic building models, which are represented by taxonomic information, can be handled together with actual project information, which is stored in taxonomy instances within an appropriate model management system. Due to the specialisation and the division of labour in the planning process, a semantic linked but spatial distributed partial model structure is applied. The recommended methods for the coordination of teamwork in the planning process are based on the application of CSCW-techniques for \'Shared Information Spaces\' and \'Workgroup Computing\' in the context of model management systems acting as an foundation for planning information integration. The required meta level functionalities for dynamic building modelling and appropriate! implementation approaches for modelling kernels are systemat! ised. The necessary base techniques for the realisation of model management systems are explored. An architecture for the role specific presentation of dynamic model content is introduced, too. Due to the inadequacy of conventional multi-tier models for an application in Virtual Enterprises, an appropriate physical system architecture with a central project server, domain servers and domain clients is introduced. The thesis covers techniques, which ensure the authorised access to information and the authenticity of planning documents, too. For an adequate support of the asynchronous phases of collaboration, the Shared Information Space is supplied with mapping mechanisms for the propagation and user notification of changes in the relevant planning information. Synchronous collaboration can be performed by means of relaxed WYSIWIS-presentations connected with telepresence mechanisms in order to create a shared context for the planners. Furthermore, methods for the provis! ion of group-awareness for all co-operation phases are treated

Model-based Specification of RESTful SOA on the Basis of Flexible SOM Business Process Models

Die Umwelt von Unternehmen zeichnet sich in der heutigen Zeit durch eine hohe Dynamik und stetig wachsende Komplexität aus. In diesem Umfeld ist die rasche Anpassung der betrieblichen Leistungserstellung eine notwendige Konsequenz, um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens und dadurch sein Überleben sicherzustellen. Bei der evolutionären Anpassung betrieblicher Systeme ist die Flexibilität betrieblicher Geschäftsprozesse ein zentraler Erfolgsfaktor. In der Vergangenheit führten flexible Geschäftsprozesse jedoch meist zu verringerten Automatisierungsgraden der unterstützenden Anwendungssysteme (AwS), und damit zu Inkonsistenzen im betrieblichen Informationssystem. Die Bereitstellung von Lösungsansätzen für eine zügige Entwicklung von AwS und ihre Ausrichtung auf veränderte fachliche Anforderungen ist Aufgabe der Systementwicklung. Bisherige Konzepte, Hilfsmittel und IT-Architekturen beantworten die Frage nach einer ganzheitlichen und systematischen Gestaltung und Pflege von AwS und deren konsistenten Abstimmung mit flexiblen Geschäftsprozessen jedoch methodisch nicht adäquat. Als Antwort auf diese Frage wird in der vorliegenden Arbeit die SOM-R-Methodik konstruiert, einer modellbasierten Entwicklungsmethodik auf Basis des Semantischen Objektmodells (SOM) für die ganzheitliche Entwicklung und Weiterentwicklung von RESTful SOA auf Basis flexibler SOM-Geschäftsprozessmodelle. Mit der RESTful SOA wird durch die Gestaltung service-orientierter Architekturen (SOA) nach dem Architekturstil REST eine Zielarchitektur für flexibel anpassbare AwS entworfen. Ein wesentlicher Beitrag dieser Arbeit besteht in der methodisch durchgängigen Zusammenführung der fachlichen Geschäftsprozessebene mit den softwaretechnischen Ebenen der RESTful SOA. Durch die Definition eines gemeinsamen Begriffssystems und einheitlichen Architekturrahmens wird eine modellbasierte Abbildung von Konzepten des SOM-Geschäftsprozessmodells in die Spezifikationen von Ressourcen sowie weiteren Bausteinen des AwS realisiert. Die Modellierung von Struktur und Verhalten der Geschäftsprozesse mit SOM ist dafür eine wichtige Voraussetzung. Der zweite zentrale Beitrag dieser Arbeit ist ein modellbasierter Lösungsansatz zur Unterstützung der Pflege von betrieblichen Informationssystemen. Die SOM-R-Methodik wird hierzu um ein Vorgehensmodell sowie Ansätze zur Analyse der Auswirkungen von Strukturänderungen und der Ermittlung von Assistenzinformationen für die Weiterentwicklung von AwS erweitert. Die werkzeuggestützte Bereitstellung dieser Informationen leitet den Systementwickler bei der zielgerichteten Anpassung von RESTful SOA, bzw. der dazu korrespondierenden Modellsysteme, an die Änderungen flexibler SOM-Geschäftsprozessmodelle an. Die praktische Anwendung der SOM-R-Methodik wird im Rahmen einer Fallstudie demonstriert und erläutert.Strong dynamics and a continuous increase of complexity characterize a company’s environment at present times. In such an environment, the rapid adaptation of the production and delivery of goods and services is a necessary consequence to ensure the survival of a company. A key success factor for the evolutionary adaptation of a business system is the flexibility of its business processes. In the past, flexible business processes generally lead to a reduced level of automation in the supported application system, and consequently to inconsistencies in the business information system. The provision of appropriate solutions for the quick development of application systems and their alignment to changing business requirements is a central task of the system development discipline. Current concepts, tools and IT architectures do not give a methodically adequate answer to the question of a holistic and systematic design and maintenance of application systems, and their consistent alignment with flexible business processes. As an answer to this question, the SOM-R methodology, a model-based development method based on the Semantic Object Model (SOM) for the holistic development and maintenance of RESTful SOA on the basis of flexible SOM business process models, is designed in this work. Through applying the architectural style REST to service oriented architectures (SOA), the RESTful SOA is designed as the target software architecture of flexible adaptable application systems. The first main contribution of this research is a methodically consistent way for bridging the gap between the business process layer and the software technical layers of the RESTful SOA. Defining a common conceptual and architectural framework realizes the mapping of the concepts of SOM business process models to the model-based specification of resources and other modules of the application system. Modeling the structure and behavior of business processes with SOM is an important prerequisite for that. The second main contribution of this work is a model-based approach to supporting the maintenance of business information systems. Therefore, various approaches for analyzing the effect of structural changes and deriving assistance information to support the application system maintenance extend the SOM-R methodology. The tool-supported provision of this information guides the system developer in adapting a RESTful SOA, or rather the corresponding modeling system, to the structural changes of flexible SOM business process models. A case study demonstrates and explains the practical application of the SOM-R methodology

Workflow-basierte Geschäftsprozeßregelung als Konzept für das Management industrieller Produktentwicklungsprozesse

Die Prozesse der industriellen Produktentwicklung müssen für jedes Produkt anhand dessen spezifischer Bedingungen individuell gestaltet werden und sind aufgrund der gerade am Anfang vorherrschenden unscharfen Informationssituation und der komplexen Verzahnung der Abläufe vielen unvorhersehbaren Änderungen unterworfen. Die sich daraus ergebende erhöhte Flexibilitätsanforderung an das Prozeßmanagement kann in vielen Fällen nicht bewältigt werden, da geeignete Instrumente zur Regelung nicht im voraus modellierbarer Prozesse fehlen. Mit der Workflow-basierten Geschäftsprozeßregelung wird ein Ansatz für die flexible informationstechnisch gestützte Regelung produktindividueller und situationsspezifischer Prozesse zur Verbesserung des Managements der industriellen Produktentwicklung. Ausgehend vom hohen Optimierungspotential, das mit Workflowmanagement realisiert werden kann, besteht der Ansatz in der kombinierten Anwendung von Geschäftsprozeßregelung, Workflowmanagement und Softcomputing. Dabei werden aufgabenbezogene Modellbausteine gebildet, die produktindividuell und situationsspezifisch zu einem Workflow-basierten Geschäftsprozeßregelungsmodell zusammengefügt werden. Die zur Ausübung der Geschäftsprozeßregelung notwendigen Entscheidungsfindungsprozesse werden durch Fuzzy-Logik-Ansätze unterstützt. Der Ansatz zielt auf eine flexible informationstechnische Unterstützung des Managements von industriellen Produktentwicklungsprozessen und zeigt damit eine bisher kaum berücksichtigte Anwendungsdomäne von Workflowmanagement auf.<br

Ein informationslogistisches Architekturkonzept zur Akquisition simulationsrelevanter Daten

Der enorme Datenbedarf bei der Durchführung von Ablaufsimulationsstudien wird systematisch untersucht. Hieraus werden Anforderungen an ein Architekturkonzept zur offenen Datenkopplung zwischen relevanten Anlagenteilen und der Simulation abgeleitet. Die Realisierung dieses Konzepts zeigt anschließend, wie durch den Einsatz dieser Architektur ein simulationsbasiertes online-Monitoring im Rahmen von Betreibermodellen ermöglicht wird.The enormous amount of data required to carry out process simulation studies is systematically examined. From this, requirements for an architectural concept for open data coupling between relevant system parts and the simulation are derived. The implementation of this concept shows how the use of this architecture enables simulation-based online monitoring within the framework of operator models

Entscheidungskriterien zur Auswahl von Software-Entwicklungsmodellen im Sourcing Kontext

IT Software-Entwicklung ist erwachsen geworden und steht vor der Herausforderung der Industrialisierung der IT. Trotz aller Versuche durch Methoden und Tools die Qualität von Software-Entwicklung zu erhöhen, krankt es nach wie vor an der erfolgreichen Umsetzung von Projekten. Unternehmen stehen verstärkt unter Druck die Kosten zu senken. Deshalb wird „IT-Sourcing“ mittlerweile ein hoher Stellenwert beigemessen. Dabei geht es grob gesagt darum, interne Ressourcen und externe Bereitstellung von Dienstleistungen optimal auszubalancieren. IT-Entscheider erhoffen sich dadurch einerseits auf günstigere Arbeitskräfte aus Billiglohnländern zuzugreifen, andererseits bei Bedarfsspitzen angemessen skalieren zu können. Diese der Arbeit beschäftigt sich mit dem Gebiet von IT-Sourcing bzw. IT-Offshore Software Development. Nach einer begrifflichen Einordnung folgt eine Kategorisierung der verschiedenen Offshoring-Konzepte. In weiterer Folge werden diese Konzepte nach deren Relevanz beurteilt und eingegrenzt. Folgend werden grundlegende Organisationsformen und Zusammenarbeitsmodelle im Offshore Development identifiziert und im operativen Kontext beleuchtet. Um eine objektive Darstellung zu gewährleisten, werden diese anhand von kritischen Erfolgsfaktoren in Relation gesetzt. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit Software Engineering und Software-Entwicklungsmodellen. Es werden ausgewählte Software-Entwicklungsmodelle betrachtet, die in der Praxis gerne angewendet werden. Jedes Modell wird in Bezug auf den Offshoring-Kontext diskutiert und deren Anwendbarkeit beurteilt. Abschließend wird ein Modell erarbeitet, um es einem Unternehmen zu ermöglichen, eine optimale Konstellation aus Delivery-Modell, Kollaborationsmodell und Software-Entwicklungsmodell zu bestimmen. Dabei wird besonderes Augenmerk auf den Projektkontext und den Unternehmenskontext gelegt

Abschlussbericht des Verbundprojekts Tools4BPEL

Unternehmensübergreifende Geschäftsprozesse werden zunehmend nach dem Paradigma der Services organisiert. Dabei stellen sich Fragen nach der Komponierbarkeit, Fehlerbehandlung, sowie der Rücksetzbarkeit (Kompensation) im Fehlerfall. In diesem Vorhaben werden Methoden und Werkzeuge zum Umgang mit solchen Fragen entwickelt und am Beispiel der Geschäftsprozess-Modellierungssprache BPEL und im Modellierungswerkzeug der Firma MEGA international erprobt. Es wurde zum einen der Übersetzer BPEL2oWFN entwickelt, der anhand einer Petrinetzsemantik für BPEL einen BPEL-Prozess in ein (offenes) Petrinetz transformiert. Zum anderen wurden Korrektheitskriterien (wie Bedienbarkeit und Verhaltenskompatibilität) für Services erarbeitet, Algorithmen zu ihrer Überprüfung entworfen und in Fiona implementiert. Die Algorithmen sind Petrinetz-basiert. Damit spielen Übersetzung und Analyse eng zusammen und ein vorhandener BPEL-Prozess kann auf bspw. Bedienbarkeit hin untersucht werden. In diesem Vorhaben wurden die Modellierungssprache BPEL4Chor, Choreographie-Erweiterungen für BPMN entwickelt, sowie die Transformation von BPMN nach BPEL angepasst, um den Weg von BPMN nach BPEL4Chor zu unterstützen. Weiterhin wurden Konzepte entwickelt, wie sich partner-übergreifende Fehlerbehandlung, Rücksetzbarkeit, sowie die Autonomie der Partner mittels BPEL4Chor darstellen lassen. BPEL4Chor kann als Standardsprache zur Spezifikation von Protokollen, die zwischen mehreren Partnern ablaufen, verwendet werden. Durch seine enge Verbindung mit BPEL kann BPEL4Chor sehr gut als Startpunkt für eine Webservice-Lösung verwendet werden

Automatisierte, minimalinvasive Sicherheitsanalyse und Vorfallreaktion für industrielle Systeme

Automated defense and prevention measures designed to protect industrial automation and control systems often compromise their real-time processing, resilience and redundancy. Therefore, they need to be performed as non-invasively as possible. Nevertheless, particularly minimally invasive security analysis and incident response are still poorly researched. This work presents solutions based on new semantic- and SDN-based approaches to some of the most important problems in these areas