Einsatz von Entwurfsmustern bei der Entwicklung eines föderierten Krankenhausinformationssystems mit CORBA

Verteilte Krankenhausinformationssysteme sind komplexe Systeme von Systemen, die eine flexible Software-Architektur benötigen. Im vorliegenden Beitrag präsentieren wir die Architektur eines föderierten Krankenhausinformationssystems und berichten über unsere Erfahrungen mit dem Einsatz von Entwurfsmustern für die Strukturierung und Programmierung der CORBA-basierten Kommunikationsschnittstelle für dieses System

Hierarchical Classification of Design Decisions using pre-trained Language Models

Die Software-Architektur Dokumentation (SAD) ist ein integrales Artefakt eines Software Projektes. Die SAD trägt zum fortwährenden Erfolg eines Software Projektes bei, indem sie ein gemeinsames Verständnis der Software Architektur gewährleistet, wichtige Entwurfsentscheidungen dokumentiert und einer Erosion der Software vorbeugt. Um die Qualität von SADs zu verbessern und nachgelagerte Aufgaben zu unterstützen, ist eine automatische Klassifizierung dieser Entwurfsentscheidungen erstrebenswert. In dieser Arbeit implementieren und evaluieren wir einen Ansatz zur automatischen Identifikation und Klassifizierung von Entwurfsentscheidungen auf der Grundlage einer feingranularen Taxonomie, bei der wir eine hierarchische Klassifikationsstrategie mit dem Einsatz von Transfer-Lernen durch vortrainierter Sprachmodelle kombinieren. Der Beitrag dieser Arbeit besteht darin, den Vorteil einer hierarchischen Klassifikationsstrategie für die automatische Klassifikation von Entwurfsentscheidungen gegenüber einem nicht-hierarchischen Ansatz zu untersuchen. Außerdem untersuchen und vergleichen wir die Effektivität der vortrainierten Sprachmodelle RoBERTa, XLNet, BERTOverflow und GPT-3 für diese Aufgabe. In unserer Evaluation schnitten die Ansätze mit vortrainierten Sprachmodellen im Allgemeinen besser ab als die Baseline-Ansätze. Wir konnten jedoch keinen klaren Vorteil der hierarchischen Ansätze gegenüber den nicht-hierarchischen Ansätzen in Kombination mit den Sprachmodellen feststelle. Letztlich sind die Ergebnisse dieser Arbeit durch die Größe und das Ungleichgewicht unseres Datensatzes limitiert und erfordern daher weitere Forschung mit einem größeren Datensatz

Vorgehensmodell zur Modellierung, Strukturierung und objektiven Bewertung von Software-Architekturen in der Fahrerassistenz

Die Komplexität von E/E-Systemen und damit auch deren Anteil an der Wertschöpfung im Automobil nimmt beständig zu. Dies gilt in besonderem Maße für Fahrerassistenzsysteme mit ihrer hohen Vernetzung und langen, zum Teil sicherheitskritischen Wirkketten. Die vorliegende Arbeit fokussiert auf die Entwicklung der Software-Anteile von Fahrerassistenzsystemen und berücksichtigt dabei ausdrücklich auch nicht-funktionale Einflussgrößen und Anforderungen. Als wichtigster Stellhebel wird dabei die explizite Modellierung von Software-Architektur identifiziert. Auf Basis eines vorhandenen in der Serienentwicklung etablierten Vorgehensmodells werden signifikante Änderungen und Erweiterungen vorgeschlagen, die eine formale und durchgängige Modellierung von Software-Architektur ermöglichen. Das Herzstück bildet die Abstrakte Automotive Software-Architektur (ABSOFA), welche eine eigenständige Modellierungssprache definiert, um Software-Architekturen in der Automobil-Domäne frühzeitig im Entwicklungsprozess und vollständig realisierungsunabhängig zu beschreiben. Über ein zentrales Datenmodell können automatisierte (Modell-)Transformationen in unterschiedliche Werkzeuge und zwischen unterschiedlichen Abstraktionsebenen beziehungsweise Prozessschritten durchgeführt werden. Ergänzt wird dieses zielgerichtete und effiziente Vorgehen um ein Verfahren zur objektiven Software-Architekturbewertung mit Hilfe von quantifizierten Metriken. Darüber hinaus wird ausführlich diskutiert wie Software-Architekturen in der Fahrerassistenz konkret zu strukturieren sind, um den besonderen Anforderungen dieses Fachbereichs gerecht zu werden. Dies erfolgt am realen Beispiel von heutigen Fahrerassistenzsystemen der Längsführung. Die bestehende Software-Architektur wird analysiert und neu strukturiert. Das dient gleichzeitig als Evaluierung der zuvor genannten Ansätze unter Bedingungen der Serienentwicklung. An einem konkreten Fallbeispiel der Implementierung eines Fahrerassistenzsystems werden zum Abschluss die Vorteile der neuen Struktur eindeutig aufgezeigt

Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter

Humanoide Roboter sind hochkomplexe Systeme. Sie zeichnen sich durch ein sehr heterogenes Sensor- und Aktorsystem aus, welches wiederum sehr hohe und breit gefächerte Anforderungen an die verwendete Architektur stellt. Es wird sowohl der Entwurf einer funktionalen Steuerungsarchitektur, das verwendete Softwarerahmenwerk als auch die Abbildung auf eine dezidierte Hardwarearchitektur beschrieben

Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter

Humanoide Roboter sind hochkomplexe Systeme. Sie zeichnen sich durch ein sehr heterogenes Sensor- und Aktorsystem aus, welches wiederum sehr hohe und breit gefächerte Anforderungen an die verwendete Architektur stellt. Es wird sowohl der Entwurf einer funktionalen Steuerungsarchitektur, das verwendete Softwarerahmenwerk als auch die Abbildung auf eine dezidierte Hardwarearchitektur beschrieben

Ereignisbasierte Software-Architektur für Verzögerungs- und Unterbrechungstolerante Netze

Continuous end-to-end connectivity is not available all the time, not even in wired networks. Delay- and Disruption-Tolerant Networking (DTN) allows devices to communicate even if there is no continuous path to the destination by replacing the end-to-end semantics with a hop-by-hop store-carry-and-forward approach. Since existing implementations of DTN software suffer from various limitations, this work presents the event-driven software architecture of IBR-DTN, a lean, lightweight, and extensible implementation of a networking stack for Delay- and Disruption-Tolerant Networking. In a comprehensive description of the architecture and the underlying design decisions, this work focuses on eliminating weaknesses of the Bundle Protocol (RFC 5050). One of these is the dependency on synchronized clocks. Thus, this work takes a closer look on that requirement and presents approaches to bypass that dependency for some cases. For scenarios which require synchronized clocks, an approach is presented to distribute time information which is used to adjust the individual clock of nodes. To compare the accuracy of time information provided by each node, this approach introduces a clock rating. Additionally, a self-aligning algorithm is used to automatically adjust the node's clock rating parameters according to the estimated accuracy of the node's clock. In an evaluation, the general portability of the bundle node software is proven by porting it to various systems. Further, a performance analysis compares the new implementation with existing software. To perform an evaluation of the time-synchronization algorithm, the ONE simulator is modified to provide individual clocks with randomized clock errors for every node. Additionally, a specialized testbed, called Hydra, is being developed to test the implementation of the time-synchronization approach in real software. Hydra instantiates virtualized nodes running a complete operating system and provides a way to test real software in large DTN scenarios. Both the simulation and the emulation in Hydra show that the algorithm for time-synchronization can provide an adequate accuracy depending on the inter-contact times.Eine kontinuierliche Ende-zu-Ende-Konnektivität ist nicht immer verfügbar, nicht einmal in drahtgebundenen Netzen. Verzögerungs- und unterbrechungstolerante Kommunikation (DTN) ersetzt die Ende-zu-Ende-Semantik mit einem Hop-by-Hop Store-Carry-and-Forward Ansatz und erlaubt es so Geräten miteinander zu kommunizieren, auch wenn es keinen kontinuierlichen Pfad gibt. Da bestehende DTN Implementierungen unter verschiedenen Einschränkungen leiden, stellt diese Arbeit die ereignisgesteuerte Software-Architektur von IBR-DTN, eine schlanke, leichte und erweiterbare Implementierung eines Netzwerk-Stacks für Verzögerungs- und unterbrechungstolerante Netze vor. In einer umfassenden Beschreibung der Architektur und den zugrunde liegenden Design-Entscheidungen, konzentriert sich diese Arbeit auf die Beseitigung von Schwächen des Bundle Protocols (RFC 5050). Eine davon ist die Abhängigkeit zu synchronisierten Uhren. Daher wirft diese Arbeit einen genaueren Blick auf diese Anforderung und präsentiert Ansätze, um diese Abhängigkeit in einigen Fällen zu umgehen. Für Szenarien die synchronisierte Uhren voraussetzen wird außerdem ein Ansatz vorgestellt, um die Uhren der einzelnen Knoten mit Hilfe von verteilten Zeitinformationen zu korrigieren. Um die Genauigkeit der Zeitinformationen von jedem Knoten vergleichen zu können, wird eine Bewertung der Uhren eingeführt. Zusätzlich wird ein Algorithmus vorgestellt, der die Parameter der Bewertung in Abhängigkeit von der ermittelten Genauigkeit der lokalen Uhr anpasst. In einer Evaluation wird die allgemeine Portabilität der Software zu verschiedenen Systemen gezeigt. Ferner wird bei einer Performance-Analyse die neue Software mit existierenden Implementierungen verglichen. Um eine Evaluation des Zeitsynchronisationsalgorithmus durchzuführen, wird der ONE Simlator so angepasst, dass jeder Knoten eine individuelle Uhr mit zufälligem Fehler besitzt. Außerdem wird eine spezielle Testumgebung namens Hydra vorgestellt um eine echte Implementierung des Zeitsynchronisationsalgorithmus zu testen. Hydra instanziiert virtualisierte Knoten mit einem kompletten Betriebssystem und bietet die Möglichkeit echte Software in großen DTN Szenarien zu testen. Sowohl die Simulation als auch die Emulation in Hydra zeigen, dass der Algorithmus für die Zeitsynchronisation eine ausreichende Genauigkeit in Abhängigkeit von Kontakthäufigkeit erreicht

Die Evolution einer Standardarchitektur für Betriebliche Informationssysteme

Echterhoff D, Grasmugg S, Mersch S, Mönckemeyer M, Spitta T, Wrede S. Die Evolution einer Standardarchitektur für Betriebliche Informationssysteme. In: Spitta T, Borchers J, Sneed HM, eds. Software-Management 2002. LNI. Vol P-23. Bonn: GI e.V.; 2002: 131-142.The paper outlines the history of a standard architecture for small and medium sized administrative systems. It has been developped 1985 in the Schering AG / Berlin, and applied in several firms over more than 15 years. Some of the about 150 applications, developped and maintained by more than 100 programmers, are still in operation. In 1999 a revision of the architecture and a new implementation in Java was started. The latest version is a four-level-architecture for distributed systems with a browser as user interface. Aside architectural considerations we discuss some of our design and implementation experiences with java

Architekturbasierte Bewertung und Planung von Änderungsanfragen

Die Software-Architektur umfasst die technische Organisation eines Software-Systems und die Prinzipien, die den Entwurf und die Evolution des Systems bestimmen. Die Problemstellung ergibt sich aus der Software-Evolution, wenn das System angepasst werden muss. Der Beitrag dieser Arbeit ist ein Verfahren zur Änderungsanfragenanalyse im Architekturmodell, welches die Ableitung von Tätigkeiten in nachgelagerten Tätigkeitsfeldern und Lebenszyklusphasen ermöglicht