Sprachen für das Software-Engineering

Dieser Beitrag diskutiert Sprachen und Notationen aus der Sicht des Software Engineerings, also nicht wie sonst üblich aus der Perspektive der Codierer oder der Sprachschöpfer und Übersetzerbauer. Natürlich ist Vollständigkeit auf diesem weiten Feld weder erreichbar noch angestrebt. Nach der Klärung einiger Grundbegriffe wird die Situation vor 25 Jahren der heutigen gegenübergestellt; einzelne Aspekte der modernen Sprachen werden näher betrachtet. Schließlich wird der Zusammenhang der Sprachen mit Werkzeugen und Methoden angesprochen. Thesen am Schluß des Artikels fassen die wichtigsten Aussagen und Folgerungen pointiert zusammen.In this contribution, the topic of languages and notations is discussed from the Software Engineering point of view, not as usually from the coding, language creation, or translator perspective. In such a vast field, completeness is neither possible, nor aimed at. After some introductory definitions, the situation 25 years ago is contrasted by the current state;certain aspects of modem languages are treated in more detail. Finally, the relationships between languages and methods are addressed. The essential statements and conclusions are summarized in a list of propositions

Perspektiven: Persistente Objekte mit anwendungsspezifischer Struktur und Funktionalität

Flexibilität und Anpassbarkeit von Softwarekomponenten sind in den letzten Jahren zu stark diskutierten Themen im Bereich des Software-Engineering geworden. Um eine höhere Wiederverwendungsquote zu erreichen als dies in der Vergangenheit möglich war, werden Konzepte gesucht, die eine nachträgliche und nicht antizipierte Anpassung von Modulen und Komponenten an geänderte Anforderungen unterstützen. Objektorientiertes Design und dessen Umsetzung durch objekt-orientierte Programmiersprachen bilden zwar einen Schritt in diese Richtung, in dem durch die Konzepte Kapselung und dynamisches Binden eine dynamische Austauschbarkeit von Implementierungen zur Laufzeit einer Applikation unterstützt wird. In der Praxis erfordern traditionelle objektorientierte Programmiersprachen jedoch den Einsatz einer Vielzahl ineinander verzahnter Entwurfsmuster, um dem Anspruch einer nachträglichen Adaptierbarkeit gerecht zu werden. Die vorliegende Arbeit schlägt Sprachkonzepte für streng getypte objektorientierte Programmiersprachen vor, welche ein nachträgliches „Zuschneidern“ von Klassen und deren bereits existierenden Instanzen unterstützen. Damit werden Komponenten und deren Schnittstellen einerseits leicht erweiterbar, andererseits ermöglichen diese Mechanismen auch die Veränderung und Anreicherung bestehender Implementierungen an neue Gegebenheiten

Visual data flow language with higher-order combinators

Moderne Softwaretechnik (Software Engineering) befasst sich mit der professionellen Entwicklung von hochqualitativen Softwaresystemen. Softwarequalität und insbesondere die relative Korrektheit eines Programms kann mit Hilfe von formalen Verfahren auf der Basis einer Spezifikation bestimmt werden. Im besten Falle kann a posteriori auf der Grundlage eines fertigen Programms eine formale Verifikation durchgeführt werden. Diese Arbeit untersucht eine konstruktive Herangehensweise, die Programme a priori korrekt erstellt, indem eine abstrakte Spezifikation sukzessive in ein ausführbares Programm überführt wird. Es wird eine graphische Notation und zugleich ein methodischer Ansatz zur Softwareentwicklung definiert, der die transformative Programmierung in den Vordergrund stellt. Die behandelte Thematik liegt dabei im Spannungsfeld mehrerer Aspekte wie Datenflussprogrammierung, Techniken des lambda,-Kalküls und des gegebenen Transformations-Rahmenwerks HOPS. Letzteres ist ein Entwicklungssystem zur visuellen Programmierung, das Gegenstand mehrerer Forschungsprojekte an der Universität der Bundeswehr München war. Ziel der Arbeit ist es, einen nahtlosen Übergang zwischen den einzelnen Phasen der Softwareentwicklung wie Analyse, Entwurf und Implementierung mittels eines transformativen Ansatzes zu erreichen. Dies wird an einem umfangreichen Beispiel aus dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung dargestellt.Modern software engineering deals with professional development of high quality software systems. Software quality and especially relative correctness of programs based on a specification can be determined by formal methods. At best a formal verification can be performed a posteriori on the basis of a complete program. This thesis investigates a constructive approach which generates programs correctly a priori by transforming an abstract pecification successively into an executable program. A graphical notation together with a methodical approach for software development will be defined emphasizing transformational programming. The outlined topic covers areas of several aspects like data flow programming, techniques of the lambda,-calculus and the given transformation framework HOPS. The latter is a development system for visual programming hich was subject of several research projects at the University of the Federal Armed Forces. The aim of the thesis is to obtain a transformational approach for the seamless transition between the specific phases of software development like analysis, design, and implementation. This will be demonstrated by a substantial example in the field of digital signal processing

Eine Architektur für Programmsynthese aus natürlicher Sprache

Diese Arbeit beschreibt, wie man natürlichsprachliche Schnittstellen für die Programmierung von Software-Anwendungen erstellen kann. Hierbei wird insbesondere betrachtet, wie die Textanalyse vom konkreten Einsatzszenario, d.h. der angesteuerten Software, entkoppelt und somit wiederverwendbar gemacht werden kann. Zur Evaluation werden zwei Fallstudien vorgestellt: Die befehlsgesteuerte Heimautomatisierung mit openHAB und die Erzeugung von 3D-Animationen aus englischen Drehbüchern mit Alice

Eine Architektur für Programmsynthese aus natürlicher Sprache

Die Arbeit entwirft ein domänenunabhängiges Vorgehen, das aus natürlichsprachlichen englischen Texten Programme ableitet. Eingabetexte werden mit computerlinguistischen Analysen bearbeitet und schließlich auf Quelltext abgebildet. Um die Analysen von der anzusteuernden API zu entkoppeln, wird diese als Modell in den Analyseprozess eingespeist. Eine Fallstudie zur Programmierung von 3D-Animationen und eine zur Heimautomation zeigen die Leistungsfähigkeit und Flexibilität des Verfahrens

Metamodellbasierte und hierarchieorientierte Workflowmodellierung

In dieser Arbeit werden Metamodelle eingesetzt, um Workflow- bzw. Geschäftsprozessmodellierungssprachen und ihre operationale Semantik zu definieren. Mit einer deklarativen und einer hierarchischen Sprache werden zwei Modellierungsweisen verfolgt, die im Bereich der Geschäftsprozessmodellierung nicht weit verbreitet sind. Der Hauptvorteil beim deklarativen Ansatz liegt in einer höheren Flexiblität und bei der hierarchischen Sprache in einer besseren Verständlichkeit der Modelle

Automated compliance checking of digital building models regarding applicable standards and guidelines using a visual programming language

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Automatisierung der Konformitätsprüfungsprozesse im Bauwesen, welche sich vornehmlich auf die Einhaltung regulatorischer Anforderungen aus geltenden Normen und Richtlinien beziehen. Gegenwärtig sind diese Prozesse zeitintensiv, umständlich und fehleranfällig, da sie zumeist manuell durchgeführt werden müssen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, stellt die Arbeit eine visuelle Programmiersprache vor, die es Architekten und Ingenieuren ermöglicht, die Prüfprozesse zu formalisieren und zu automatisieren.The thesis deals with the automation of compliance checking processes in the construction industry, which primarily relate to compliance with regulatory requirements from applicable codes and standards. At present, these processes are time-consuming, cumbersome, and error-prone, as they mostly must be carried out manually. To meet these challenges, the thesis presents a visual programming language that enables architects and engineers to formalize and automate the checking processes