Klassifikation von Anforderungen und Informationen zur Unterstützung von Qualitätssicherungsprozessen

Anforderungsdokumente werden im Anforderungsmanagement verwendet, um Eigenschaften und Verhalten von Systemen zu dokumentieren. In der Automobilindustrie werden diese Dokumente verwendet, um die von Zulieferern zu fertigenden Komponenten zu beschreiben und um für die Kommunikation zwischen Zulieferer und Konzern eine rechtliche Grundlage zu schaffen. Daher müssen diese Dokumente diversen Qualitätsstandards und Qualitätsrichtlinien entsprechen. In manuellen Reviews werden Anforderungsdokumente gegen diese Richtlinien geprüft. Eine Richtlinie besagt, dass in Anforderungsdokumenten eine klare Trennung zwischen rechtlich verbindlichen Anforderungen und sogenannten Zusatzinformationen (Abbildungen, Erläuterungen, Beispiele, Verweise, etc.) existieren muss. Dazu wird jedes Objekt entsprechend dem Inhalt mit einem Objekttyp annotiert. Die Überprüfung der Korrektheit des Objekttyps ist ein zeitaufwändiger und fehleranfälliger Prozess, da Anforderungsdokumente in der Regel mehrere tausend Objekte umfassen. In dieser Arbeit wird am Beispiel des Reviews des Objekttyps untersucht, ob und in welcher Art und Weise der Reviewprozess durch den Einsatz von maschinellem Lernen unterstützt werden kann. Dazu wird zuerst ein Klassifikator trainiert, der in der Lage ist, zwischen Anforderungen und Zusatzinformationen zu unterscheiden. Ein darauf basierendes Werkzeug ist in der Lage, Anwender bei der Überprüfung des Objekttyps durch Hinweise und Warnungen zu unterstützten. In empirischen Studien wird untersucht, ob Anwender durch den Einsatz des Werkzeugs das Review von Anforderungsdokumenten besser durchführen können. Die Ergebnisse zeigen, dass Anwender nicht nur mehr falsch klassifizierte Objekte finden, sondern auch durchschnittlich 60% der für das Review verwendeten Zeit einsparen können. Durch die Übertragung des Ansatzes auf ein weiteres Klassifikationsproblem wird zudem gezeigt, dass der Einsatz von Werkzeugen nicht nur auf den Anwendungsfall Objekttypklassifikation beschränkt ist, sondern potenziell auf viele weitere zu überprüfende Richtlinien übertragbar ist

Entwicklung eines Vorgehensmodells für die Evaluation der Fahrzeug-HMI in frühen Phasen der Entwicklung

Ein aktueller Trend in der Automobilindustrie ist die zunehmende Vernetzung interaktiver Systeme inner- und außerhalb des Fahrzeugs. Dies führt zu einem erhöhten Informationsfluss zwischen dem Fahrer, dem Fahrzeug sowie der Umwelt, was die Gefahr erhöht, dass sich der Fahrer von der eigentlichen Fahraufgabe ablenken lässt. Die Benutzungsschnittstelle, über die der Fahrer mit seinem Fahrzeug interagiert, sollte so gestaltet sein, dass die Ablenkung auf ein Minimum reduziert wird. In der Dissertation wird ein Vorgehensmodell vorgestellt, welches die Usability von Spezifikationen für Automotive-Informations- und -Kommunikationssysteme bereits zu Beginn der Entwicklung, in der sogenannten HMI-Konzeptphase, beurteilt. So werden spezifische Beurteilungskriterien extrahiert und ein strukturiertes Evaluations-Vorgehen wird definiert. Die Erkenntnisse leiten sich aus umfangreichen empirischen und analytischen Studien ab. Das Vorgehensmodell ist so entwickelt, dass sowohl Experten als auch methodisch unerfahrene Evaluatoren und Testleiter dieses anwenden können.A big trend in the automotive industry is the increasing interconnectedness of divergent systems both within and outside of the car. This results in an increased flow of information between the driver, the vehicle and the environment, which increases the risk of driver distraction. The driver can be distracted from the actual driving task. HMI has to be designed so that driver distraction is reduced to a minimum. There are some automotive HMI regulations, such as the NHTSA-Guidelines or DIN EN ISO 15005, which can be used to evaluate the usability and driver distraction of automotive interactive systems. On detailed analysis, however, the requirements of those guidelines and norms relate rather to interactive graphical prototypes or already implemented systems. In addition, in the automotive industry a product evaluation of HMI-Systems takes place only from the date of the HMI-Implementation-Phase. Within the HMI-Concept- and -Designphase there is no structured evaluation. At this very late stage, the elimination of identified HMIProblems is very costly and time consuming. A process model, which can determine the usability of specifications for automotive information- and communication-systems at the beginning of the development, in the so-called HMI-Concept-Phase, is presented. Specific evaluation criteria are extracted and a structured evaluation procedure will be defined. The results are derived from extensive empirical and analytic studies. The consideration of the evaluation object within the subsequent HMI-Design- and -Implementation-Phase will not take place since specific evaluation criteria for these phases have to be developed. The evaluation criteria from the HMI-Concept-Phase can not be used for HMI-Design and-Implementation-Phase. The evaluation process is defined so that experts as well as people without methodological knowledge can handle it.Ein aktueller Trend in der Automobil-Industrie ist die zunehmende Vernetzung interaktiver Systeme inner- und außerhalb des Fahrzeugs. Dies führt zu einem erhöhten Informationsfluss zwischen dem Fahrer, dem Fahrzeug sowie der Umwelt, was die Gefahr erhöht, dass sich der Fahrer von der eigentlichen Fahraufgabe ablenken lässt. Die Benutzungsschnittstelle, über die der Fahrer mit seinem Fahrzeug interagiert, sollte so gestaltet sein, dass die Ablenkung auf ein Minimum reduziert wird. Es existieren Automotive-HMI Richtlinien wie beispielsweise die NHTSA-Guidelines oder die DIN EN ISO 15005, welche herangezogen werden können, um die Benutzerfreundlichkeit interaktiver Systeme und die Ablenkung zu beurteilen. Bei der Analyse fällt jedoch auf, dass diese vielmehr bereits grafische Prototypen und implementierte Systeme fokussieren. Zudem sieht der aktuelle HMI-Entwicklungsprozess innerhalb der Automobilindustrie eine Produkt-Evaluation erst zum Zeitpunkt der HMI-Implementierungsphase vor. Innerhalb der HMI-Konzept und -Designphase findet keine strukturierte Beurteilung statt. Werden HMI-Probleme zu diesem späten Zeitpunkt identifiziert, ist eine Beseitigung kosten- und zeitintensiv. In dieser Dissertation wird ein Vorgehensmodell vorgestellt, welches die Usability von Spezifikationen für Automotive-Informations- und -Kommunikationssysteme bereits zu Beginn der Entwicklung, in der sogenannten HMI-Konzeptphase, beurteilt. So werden spezifische Beurteilungskriterien extrahiert und ein strukturiertes Evaluations-Vorgehen wird definiert. Die Erkenntnisse leiten sich aus umfangreichen empirischen und analytischen Studien ab. Die Betrachtung des Evaluations-Gegenstands innerhalb der darauffolgenden Design- und Implementierungsphase findet nicht statt, da spezifische Beurteilungskriterien entwickelt werden müssen. Die Beurteilungskriterien der HMI-Konzeptphase können nicht für die Design- und Implementierungsphase herangezogen werden. Das Vorgehensmodell ist so entwickelt, dass sowohl Experten als auch methodisch unerfahrene Evaluatoren und Testleiter dieses anwenden können

Interaction Room - Eine Methode zur Förderung der Wertorientierung in Planung und Requirements Engineering von Informationssystemen

Software wird immer wichtiger in unserer Gesellschaft, trotzdem dauern IT-Projekte länger und werden teurer, als ursprünglich geplant, sie verfehlen ihre funktionalen und qualitativen Ziele oder werden vorzeitig abgebrochen. Durch inhärente Ungewissheit, Komplexität und mangelnde Wertorientierung wird eine realistische Projektplanung für die Entwicklung von Informationssystemen erschwert. Auf Basis eines unzureichenden Verständnisses über Anforderungen, Risiken und Ziele kann der zu leistende Aufwand nicht realistisch geschätzt werden, die daraufhin allokierten Ressourcen, bereitgestellten monetären Mittel und die geplante Projektlaufzeit reichen für eine erfolgreiche Projektumsetzung nicht aus. Die initiale Verständnisbildung über Anforderungen und Risiken geschieht in plangetriebenen Vorgehensweisen zu Beginn eines Projekts durch eine umfangreiche Analyse und möglichst vollständige Spezifikation. Das Schreiben vollständiger Spezifikationen ist jedoch unwirtschaftlich, weil soziotechnische Systeme nicht vollständig beschreibbar sind und emergente Anforderungen in erkenntnisgetriebenen Softwareprozessen zu Änderungen führen. In agilen Vorgehensweisen wird das Verständnis durch die gleichen Aktivitäten, jedoch in kurzen Zyklen und ohne vollständige Spezifikation zu Projektbeginn, durch enge Zusammenarbeit zwischen Kunden und Entwicklungsteams hergestellt. Um Projekte erfolgreich planen zu können, müssen die richtigen Anforderungen in angemessenem Detailniveau verstanden und dokumentiert sein. Plangetriebene und agile Vorgehensweisen liefern den organisatorischen Rahmen zur Herstellung eines expliziten und impliziten gemeinsamen Verständnisses. Das Erkennen erfolgskritischer Projektinhalte obliegt der Verantwortung einzelner Rolleninhaber in den Vorgehensweisen – eine strukturierte Herangehensweise, um die Aspekte eines Projektes explizit zu machen, die über Erfolg und Misserfolg eines Projektes entscheiden können, existiert nicht. Um einen Beitrag zum Erfolg von IT-Projekten durch deren realistische Planung zu leisten, wird in dieser Arbeit der Interaction Room vorgestellt: Eine Methode, in der interdisziplinäre Teams pragmatische Modelle über das Verhalten sowie die Struktur eines Informationssystems in moderierten Workshops skizzieren. Sie kennzeichnen Wert-, Aufwands- und Risikotreiber in Modellskizzen, die auf Interaction-Room-Landkarten visualisiert werden. Dabei veranschaulicht die Feature-Landkarte den funktionalen Projekt-umfang. Die Prozesslandkarte veranschaulicht durch das Informationssystem unterstützte Prozesse zur Erfüllung der funktionalen Anforderungen. Die Objektlandkarte veranschaulicht erzeugte und verarbeitete Geschäftsobjekte und die Integrationslandkarte veranschaulicht direkte Schnittstellen des Informationssystems zu benachbarten Systemen sowie ausgetauschte Geschäftsobjekte. Die Kennzeichnung von Wert-, Aufwands- und Risikotreiber geschieht mit Hilfe von getypten Annotationen, die von den Stakeholdern des interdisziplinären Teams auf die Landkarten geheftet, im Anschluss diskutiert und dokumentiert werden. Durch die Annotationstypen lassen sich z. B. Werte für Nutzer, Flexibilitätsanforderungen und Ungewissheit kennzeichnen. Die Erkenntnisse aus Inter-action-Room-Workshops werden in eine pragmatische Struktur für Anforderungsdokumente überführt und können dadurch unmittelbar in Softwareprozessen weiter verwendet werden. Zwischen November 2011 und Februar 2017 wurden 23 Analyse-, Neuentwicklungs-, Weiterentwicklungs- und Migrationsprojekte mit Industriepartnern unterschiedlicher Branchen durchgeführt. Auf dieser Datenbasis wurden unterschiedliche Methodenparameter auf Zusammenhänge untersucht. Erwartungsgemäß bestehen positive Zusammenhänge zwischen Metriken der Projektgröße, zwischen dem Vorschlag zur Verwendung von Annotationstypen und deren tatsächlicher Verwendung, sowie zwischen der Menge verwendeter Annotationstypen und der Anzahl Duplikate. Außerdem besitzen die Inter-action-Room-Annotationen positiven Einfluss auf die Genauigkeit der Aufwandsschätzung. Die Planung von Entwicklungsiterationen kann durch Interaction-Room-Landkarten unterstützt werden, wodurch eine quantitative Verbesserung bei der Identifikation von Arbeitspaketen beobachtet wurde. Die Verbesserung besitzt positiven Einfluss auf die Fortschrittsmessung während einer Iteration und damit auf ihre Erfolgsprognose. Die Intervention kann in ein übliches Vorgehen zur Planung von Entwicklungsiterationen integriert werden, weil sie von den Planenden nicht als störend wahrgenommen wurde

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