Analyse von OODBMS für die technische Modellierung

Im Rahmen des Projekts POWER (Product modelling in object-oriented Databases with efficient Methods for Retrieval) werden die Anforderungen an eine integrierte, umfassende Produktdatenmodellierung untersucht und richtungsweisende Konzepte für ganzheitliche, bereichsübergreifende Informationssysteme im CAD/CAM-Bereich entwickelt. Im Rahmen dieser Studienarbeit werden objektorientierte Datenbankmanagementsysteme (OODBMS) daraufhin untersucht, inwieweit sie für die technische Modellierung geeignet sind. Zunächst werden die Anforderungen an eine Produktmodellierung untersucht. Aufgrund der Komplexität technischer Objekte besteht die Notwendigkeit, Objekte nicht nur geometrisch zu modellieren, wie es bei herkömmlichen CAD-Systemen der Fall ist. Zusätzlich müssen die technischen Aspekte modelliert werden, wie z.B. Beziehungen und Funktionen zu anderen Objekten. Ein Lösungsansatz bietet das Konzept der technischen Modellierung, das hier vorgestellt wird. Anhand eines Szenarios aus dem Bereich der technischen Modellierung wird eine Baugruppe konkret modelliert, dabei ist das Szenario stellvertretend für technische Anwendungen anzusehen. Die Baugruppe umfaßt eine Metallscheibe mit einer durchgehenden, mittigen Bohrung und einen symmetrischen, konzentrischen Bohrkranz, sowie eine zugehörige Achse. Trotz der Einfachheit der Baugruppe existieren Beziehungen und Abhängigkeiten der Objekte untereinander. Für die Verwaltung der aus dem Produktmodell entstehenden komplexen Daten werden geeignete Datenbanksysteme benötigt. Im darauffolgenden Kapitel erfolgt eine Einführung in Datenbanksysteme (DBS). Vorgestellt werden die Konzepte von relationalen und objektorientierten DBS. Relationale Datenbanken haben sich im Verwaltungsbereich bewährt. Im technischen Bereich jedoch, wo es sich meist um komplexe Objkete handelt, reichen sie zur Beschreibung dieser nicht aus. Deshalb wird nun eine neue Generation von DBS – die objektorientierten DBS - untersucht. Sie sollen die Unzulänglichkeiten der relationalen DBS beheben. In Kapitel 4 werden die Anforderungen der technischen Modellierung an Datenbanksysteme anhand des Szenarios ermittelt. Die DBS sind u.A. auf Datenstrukturmöglichkeiten, Versions- und Variantenbildung, Darstellung von Beziehungen von Objekten, etc. zu untersuchen. Im Anschluß daran werden diese erarbeiteten Anforderungen in den beiden ausgewählten Datenbanken - Postgres und OBST - evaluiert. Das Ergebnis dieser Analyse ergibt die Bewertung der Eignung und Leistungsfähigkeit der beiden DBS für die technische Modellierung. Abschließend werden die beiden Datenbanken gegenübergestellt und Stärken und Schwächen der Systeme herausgestellt. Die Durchführung der Arbeit erfolgt an HP-Workstations der Serie 9000/700. Zur Verfügung standen die Versionen Postgres 4.01 und OBST 3-4

Modellierung und prototypische Implementierung eines Repository-Ansatzes für technische Metadaten in Data Warehouse-Umgebungen

In den letzten Jahren nimmt die Bedeutung des Data Warehousing für Entscheidungsprozesse stark zu. Für eine Data Warehouse-Umgebung, die mehrere heterogene Datenquellen sowie unterschiedliche Tools integriert, ist ein leistungsfähiges Metadaten-Management unerläßlich. Data Warehouse-Metadaten können in zwei Klassen unterteilt werden: technische und semantische Metadaten. Während semantische Metadaten den Endbenutzern beim Prozeß der Analyse, Abfrage und Navigation zur Verfügung stehen, unterstützen technische Metadaten Administratoren, Entwickler und Programmierer beim Extraktions-, Transformations- und Lade- (ETL-) Prozeß. Eine wesentliche Anforderung an ein mächtiges Metadaten-Management ist die Verwaltung der Metadaten in einem Repository, das die Integration von technischen und semantischen Metadaten, von unterschiedlichen Tools und Software einer Data Warehouse-Umgebung ermöglicht. Aufgrund der Komplexität der Problematik befaßt sich diese Arbeit vor allem mit technischen Metadaten. Mittels der Modellierungssprache UML wird ein Modell für technische Metadaten etabliert. Anschließend wird dieses Metamodells auf dem objektrelationalen DBMS Informix Universal Server Version 9.1 implementiert. Die Programmierung mit ODBC ermöglicht einen einheitlichen Zugriff auf unterschiedliche DBMS. Durch das entwickelte Repository können nicht nur Metadaten bezüglich Inhalt und Struktur verschiedener Datenhaltungssysteme aus den jeweiligen Data Dictionaries importiert, sondern auch Definitionen von Abbildungen zwischen diesen Systemen vorgenommen werden

Entwicklung eines Datenbankinformationssystems " Kursverwaltung " der Deutschen Unfallhilfe mit Open-Source Programmen

Diese Diplomarbeit beschreibt eine Softwareentwicklung für ein datenbankgestütztes Informationssystem. Bei der Entwicklung dieses Systems wird ausschließlich frei verfügbare Software eingesetzt. Damit die Leistungsfähigkeit der eingesetzten freie Software besser beurteilt werden kann, wird in der vorliegenden Diplomarbeit beispielhaft eine Komponente einer Kursverwaltungs-Software entwickelt. Die entwickelte Komponente ist Teil des Datenbanksystems ”Kursverwaltung” der Deutschen Unfallhilfe DUH GmbH in Bochum. Diese Firma wurde ausgewählt, da dort im Rahmen einer Neukonzeption ein Datenbanksystem entstehen soll und der Einsatz freier Software favorisiert wird. Zu Beginn der Diplomarbeit wird erläutert, was der Begriff ”freie Software” bzw. ”Open-Source” beinhaltet und welchen Stellenwert diese Softwareprodukte zur Zeit besitzen. Nach diesem allgemeinen Überblick werden spezielle Softwareprodukte für die genannte Softwareentwicklung vorgestellt. Anschließend werden die vorgestellten Produkte zur Entwicklung einer Komponente des Datenbanksystems ”Kursverwaltung” eingesetzt. Schwerpunkt bilden hierbei vorallem die Entwicklung der Datenbank und die Anbindung der relationalen Datenbank an die objektorientiert entwickelte Programmlogik. Dabei wird auch auf die mögliche Generierung von Softwareteilen eingegangen, welches zur Zeit einen Trend in der allgemeinen Softwareentwicklung ausmacht. Die Diplomarbeit wird durch die Implementierung der Beispielkomponente vervollständigt und schließt mit einer Bewertung der Softwareentwicklung mit Open-Source Programmen ab

Integration von Ontologien in objektorientierte Programmiersprachen als verteilte und dynamische Datenmodelle

Immer mehr Teilbereiche des Semantic Web sind in den letzten Jahren erfolgreich umgesetzt geworden. Ebenso wird bei der Bearbeitung von komplexen Problemräumen mittlerweile oft auf semantische Modelle zurückgegriffen, um eine flexible Beschreibung der Domäne zu erstellen. Werkzeuge, welche die Entwicklung von Anwendungen, die auf semantischen Modellen basieren, unterstützen, sind bislang jedoch nur in begrenztem Maße verfügbar. Insbesondere die Verarbeitung von verteilten und dynamischen Modellen ist mit keinem der derzeit verfügbaren Produkte vollständig zu realisieren. Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten zur Integration von semantischen Modellen in objektorientierte Programmiersprachen. Es werden bestehende Ansätze analysiert und ein formales Modell der Integration erstellt. Das formale Modell wird in Form eines prototypischen Rahmenwerks in der Programmiersprache Ruby implementiert und validiert.Many aspects, that were part of Tim Berners-Lees vision of the semantic web, are now in use. As well in the context of complex semistructured problem-spaces, semantic models were used to gather a flexible description of the domain of interest. But tools for supporting the development based on semantic models are incomplete and too complex for pushing semantic applications beyond their limits. Especially the processing of distributed and dynamic models in an object-oriented manner is not covered by any of the products presently available. This thesis examines the possibilities of integrating ontologies into object-oriented programming languages. Based on the analysis of existing approaches a formal model will be established. In order to validate the model, a reference implementation for the programming language Ruby will be developed

Integration von Ontologien in objektorientierte Programmiersprachen als verteilte und dynamische Datenmodelle

Immer mehr Teilbereiche des Semantic Web sind in den letzten Jahren erfolgreich umgesetzt geworden. Ebenso wird bei der Bearbeitung von komplexen Problemräumen mittlerweile oft auf semantische Modelle zurückgegriffen, um eine flexible Beschreibung der Domäne zu erstellen. Werkzeuge, welche die Entwicklung von Anwendungen, die auf semantischen Modellen basieren, unterstützen, sind bislang jedoch nur in begrenztem Maße verfügbar. Insbesondere die Verarbeitung von verteilten und dynamischen Modellen ist mit keinem der derzeit verfügbaren Produkte vollständig zu realisieren. Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten zur Integration von semantischen Modellen in objektorientierte Programmiersprachen. Es werden bestehende Ansätze analysiert und ein formales Modell der Integration erstellt. Das formale Modell wird in Form eines prototypischen Rahmenwerks in der Programmiersprache Ruby implementiert und validiert.Many aspects, that were part of Tim Berners-Lees vision of the semantic web, are now in use. As well in the context of complex semistructured problem-spaces, semantic models were used to gather a flexible description of the domain of interest. But tools for supporting the development based on semantic models are incomplete and too complex for pushing semantic applications beyond their limits. Especially the processing of distributed and dynamic models in an object-oriented manner is not covered by any of the products presently available. This thesis examines the possibilities of integrating ontologies into object-oriented programming languages. Based on the analysis of existing approaches a formal model will be established. In order to validate the model, a reference implementation for the programming language Ruby will be developed

A software-framework for the development of business application systems based on business process models

Die Geschäftsprozessmodellierung hat sich in der Praxis als Grundlage für die Ableitung fachlicher Anforderungen an betriebliche Anwendungssysteme weitgehend etabliert. Die anschließende Übertragung der fachlichen Modelle auf eine software-technische Implementierungsplattform bedeutet hingegen häufig einen methodischen Bruch und ist daher sehr aufwändig sowie komplex. Eine software-technische Implementierungsplattform, deren Konzepte sich an den Fachkonzepten der Geschäftsprozessmodellierung orientieren, kann diesen Übergang vereinfachen und die Systementwicklungsaufgabe hinsichtlich Aufwand und Komplexität deutlich verringern. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Konzeption und Realisierung eines Software-Frameworks als flexible Basismaschine für die Entwicklung betrieblicher Anwendungssysteme auf Basis der SOM-Methodik. Das Framework bietet ausgehend von den fachlichen Modellen des Anwendungssystems anwendungsneutrale Software-Komponenten zu dessen vollständiger software-technischer Abbildung.Business process modeling is in practice an established way to deduct business and functional requirements for business application systems. The subsequent mapping of such business models onto a software-technical implementation platform usually implies a methodic break and is in consequence both costly and complex. A software-technical implementation platform, in contrast, whose concepts are aligned with the functional concepts of business process modeling, can simplify this transition and significantly reduce the task of application development regarding effort and complexity. This thesis describes the conception and implementation of a software-framework as a flexible basis machine for the development of business application systems based on the SOM-methodology. Based on the methodology‘s functional models of an application system the framework offers application-neutral software-components for a comprehensive mapping of the model and implementation of the application

Entwurf eines Objektmodells für semistrukturierte Daten im Kontext von XML Content Management Systemen

Seit einigen Jahren werden zur Erstellung und Pflege umfangreicher Websites vornehmlich Content Management Systeme (CMS) eingesetzt. Die überwiegende Entwicklungsarbeit wurde bei diesen Systemen in immer mächtigere Templatesprachen und aufwändigere Benutzeroberflächen investiert. Aspekte, die das zugrunde liegende Datenmodell betreffen, wurden dabei allerdings vernachlässigt: zumeist wird mehr oder weniger direkt auf eine Datenbank zugegriffen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Entwurf einer auf die CMS-Aufgabenstellung ausgerichteten Architektur, deren Datenmodell zusammen mit einer darauf abgestimmten Templatesprache die Entwicklung neuer Webangebote effizienter und einfacher machen kann. Zunächst werden die Anforderungen an ein Datenmodell für CMS erarbeitet. Darauf basierend wird ein objektorientiertes Modell entwickelt und mittels einer formalen Semantikbeschreibung definiert. Das Modell unterstützt inhärent die typischen hierarchischen Strukturen von Websites. Vererbung ist durch Verwendung einer speziellen Form der Familienpolymorphie sowohl zwischen einzelnen Klassen als auch zwischen kompletten Webanwendungen möglich. Ein Entwickler kann große Teile von vorhandenem Code auf dem Wege der Vererbung wiederverwenden. Eine Zerlegung von Objekten in feingranulare Bestandteile ermöglicht eine weitere Reduzierung von Redundanzen bei der Modellierung. Als Bindeglied zwischen Daten und publizierten Dokumenten haben sich Templates bewährt. Eine Analyse der Anforderungen und vorhandenen Ansätze führt zu der Entscheidung für eine funktionale Templatesprache. Diese Templatesprache und die Beschreibung des objektorientierten Datenmodells werden zu einer einheitlichen Sprache integriert, die zudem durch die die Einbindung von XML die Ausgabe in unterschiedlichen Dokumentenformaten unterstützt.Design of an object model for semistructured data in context of XML content management systems For several years, mostly Content Management Systems (CMS) are used for the creation and maintenance of large web sites. Most of the development effort of these systems has been put in more sophisticated template languages und complex user interfaces. Aspects regarding the underlying data model have been neglected though: the database is accessed more or less directly in most cases. The goal of the present thesis is the design of an architecture which is attuned to the tasks of CMS, the data model of which together with a template language can make the development of new web sites more efficient and easier. At first, the requirements on a data model for CMS are compiled. Thereupon an object-oriented model is developed and defined by means of a formal semantic description. This model inherently supports the typical hierarchical structures of websites. Inheritance is possible between single classes as well as between entire web applications by utilizing a special kind of family polymorphism. A developer can re-use large parts of existing code through inheritance. Moreover, a decomposition of objects into fine-grained parts allows the reduction of redundancies in modelling. Templates have proved as the crucial link between data and published pages. An analysis of requirements and existing approaches leads to the decision for a functional template language. This template language and the description of the objekt-oriented data model are integrated into a uniform language which furthermore supports the output in different document formats by integrating XML