Untersuchungen zur effizienten Kommunikation in EJB-Systemen

Enterprise JavaBeans (EJB) ermöglichen die Erstellung von leistungsfähigen, mehrschichtigen Client/Server-Anwendungen auf Basis der Programmiersprache Java. Eine grundlegende und wichtige Entscheidung, die häufig unterschätzt wird, ist die Art und Weise, wie Daten zwischen komplexen Java-Clients (Fat-Clients) und Servern transportiert werden sollen. Während der Implementierung kann ein fehlendes Konzept zur Übertragung von Daten dazu führen, daß Entwickler unterschiedliche Verfahren wählen, die verschiedenen Anforderungen an die Anwendung, wie z.B. ein möglichst gutes Leistungsverhalten, widersprechen und evtl. unter hohem Aufwand rückgängig zu machen sind. Verschiedene Übertragungsverfahren erschweren außerdem die Erweiterung und Wartung des Systems, da zu analysieren ist, wie in verschiedenen Fällen die Datenübertragung gelöst wird. In diesem Beitrag werden deshalb neue Vorgehensweisen vorgestellt, um Daten zwischen einer objektorientierten Applikationsschicht, die sich auf dem Server befindet, und den Clients zu übertragen. Aktive Daten-Container (ADCs) stellen einen einheitlichen Transportmechanismus bereit, der zusätzliche Funktionalität besitzt, um die Datenübertragung zu optimieren. Dazu gehört z.B. der automatische Datenaustausch mit Geschäftsobjekten, um das manuelle Beschreiben und Auslesen des Daten-Containers durch den Anwendungsentwickler einzusparen. Zusätzlich wird die Optimierung des Datenübertragungsvorgangs im Sinne des Leistungsverhaltens angestrebt. ADCs sind sehr flexibel und können in der Anwendungsentwicklung als universelles und zentral zur Verfügung gestelltes Datenübertragungskonzept dienen. Eine Untersuchung des Leistungsverhaltens zeigt, daß mit den vorliegenden Konzepten der Transaktionsdurchsatz hinsichtlich der Kommunikation bis zum Faktor 8 gesteigert werden kann. Im Rahmen eines Industrieprojekts konnte mit Hilfe der Konzepte Entwicklungsaufwand im Umfang von ca. 18% der erforderlichen Codezeilen einer komplexen Anwendung eingespart werden

Konzeption und Implementierung eines Applikationsservers für linguistische Anwendungen

Das Projekt 'Deutscher Wortschatz' wurde Anfang der 90er Jahre am Institut für Informatik der Universität Leipzig begonnen und stellt mittlerweile eine der umfangreichsten korpuslinguistischen Datensammlungen zur deutschen Sprache dar. Der zunehmende Umfang der Sammlung und die wachsende Akzeptanz durch verschiedene Anwender aus Forschung und Wirtschaft zeigen deutlich die Grenzen der gegenwärtig verwendeten Architektur im Hinblick auf Skalierbarkeit, Performanz und Verfügbarkeit auf. Diese Diplomarbeit beschreibt die Konzeption und Implementierung eines linguistischen Applikationsservers, der als Plattform für korpuslinguistische Anwendungen eingesetzt werden kann und insbesondere auf die Bedürfnisse des Projektes ``Deutscher Wortschatz'' ausgerichtet ist. Dabei handelt es sich um eine auf mehrere Rechner verteilbare, plattformneutrale Anwendung, die skalierbar ist, eine hohe Verfügbarkeit aufweist und die transparente Integration neuer Anwendungen ermöglicht. Dabei stehen die Belange linguistischer Software im Vordergrund, obwohl der Einsatz des Systems auch in anderen Aufgabenbereichen denkbar ist. Der konzeptionelle Teil der Arbeit beschreibt zunächst die Besonderheiten und Eigenschaften, die linguistische Systeme, insbesondere solche, die mit großen Korpora arbeiten, besitzen und leitet daraus Forderungen ab, die eine Entwicklungsumgebung erfüllen muß, um diese Anwendungsklasse zu unterstützen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Analyse und Begriffsdefinition der Klasse der Applikationsserver -- eine neue Softwaregattung die sich in einer eigenen Schicht zwischen System- und Anwendungssoftware ausgebildet hat. Im Hinblick auf den Einsatz in einem PC-Cluster fließen in die Konzeption eines linguistischen Applikationsservers auch Aspekte verteilter Systeme ein, die beim Entwurf des Systems berücksichtigt werden. Die Vorstellung der Implementierung des vorgeschlagenen Konzepts bildet den zweiten, umfangreicheren Teil der Arbeit und stellt dem Projekt 'Deutscher Wortschatz' ein neues Werkzeug zur Verfügung, das die Entwicklung verteilter, linguistischer Anwendungen erleichtert und die hohe Leistungsfähigkeit der Clusterarchitektur ausnutzt. Außerdem wird mit der Realisierung des vorgeschlagenen Konzepts dessen Praktikabilität nachgewiesen und damit gezeigt, wie in der Zukunft komplexe linguistische Softwaresysteme aufgebaut sein könnten

Entwurf eines Frameworks für CTI-Lösungen im Call Center

Besonders in Call Centern spielt die unter dem Begriff CTI (Computer Telephony Integration) zusammengefasste Integration von IT-Systemen und Telefonanlagen eine wichtige Rolle. Wenn auch diese Integration auf technischer Ebene in der Regel zufriedenstellend gelöst wird, zeigt ein Blick auf die Softwareentwicklung in diesem Bereich noch Nachholbedarf. Die vorliegende Arbeit greift dieses Problem auf und versucht, den Ansatz CTI auf die Ebene der Entwicklung verteilter Anwendungen abzubilden. Ziel dabei ist es, Erkenntnisse darüber zu erzielen, inwieweit ein allgemeines Basismodell als Framework für die Entwicklung von CTI-Anwendungen definiert werden kann und welchen Mehrwert es mit sich bringt. Parallel dazu wird die Frage untersucht, inwieweit bewährte Methoden und Technologien verteilter Systeme auf diesem Spezialgebiet ihre Anwendung finden können. Dazu wird ein allgemeines Anwendungsmodell für CTI-Lösungen und darauf aufbauend ein objektorientiertes, verteiltes Framework entworfen. Das Framework selbst wird als Prototyp implementiert und diversen Leistungsmessungen unterzogen.Computer Telephony Integration (CTI) plays an important role wherever computer and telecommunication systems have to interact. Applications in a call center are typical examples. This integration has been studied widely from a technical viewpoint only, but not at the level of application development. Since telecommunication systems are naturally distributed systems, CTI eventually leads to distributed applications. This thesis presents an example of a general, object-oriented framework for CTI applications and examines the use of proven technologies and methodologies for distributed applications. Based on a prototype implementation the practicability of the concept is being examined and verified

Forum - Ausgabe 2006/2007

Informiert über die Forschungsaktivitäten an der Hochschule Konstanz im Jahr 2006/2007

Ein komponentenbasiertes Meta-Modell kontextabhängiger Adaptionsgraphen für mobile und ubiquitäre Anwendungen

Gegenwärtige Infrastrukturen für verteilte Dienste und Anwendungen, insbesondere das Internet, entwickeln sich zunehmend zu mobilen verteilten Systemen. Durch die Integration drahtloser Netze, mobiler bzw. dedizierter Endgeräte und nicht zuletzt durch die Mobilität der Benutzer steigt die Heterogenität und Dynamik der Systeme hinsichtlich der eingesetzten Endgeräte, Kommunikationstechnologien sowie Benutzeranforderungen und Anwendungssituationen. Diese Eigenschaften sind mobilen Systemen inhärent und bleiben trotz der fortschreitenden Entwicklung der Technologien bestehen. Daraus resultieren spezifische Anforderungen an Anwendungen und Dienste, denen insbesondere die Softwareentwicklung Rechnung tragen muss. In der vorliegenden Arbeit wird die Adaptivität von Softwaresystemen als wesentlicher Lösungsansatz für mobile verteilte Infrastrukturen thematisiert. Dazu werden wesentliche Mechanismen zur Adaption sowie der Überschneidungsbereich von Adaptionsmechanismen, "Context-Awareness" und Softwareentwicklung untersucht. Ziel ist es, Erkenntnisse über Basismechanismen und Grundprinzipien der Adaption zu gewinnen und diese zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen auszunutzen. Aus der Analyse des State-of-the-Art werden als erstes wichtiges Ergebnis der Arbeit wesentliche Basismechanismen zur Adaption identifiziert, umfassend klassifiziert und hinsichtlich eines Einsatzes in mobilen verteilten Infrastrukturen bewertet. Auf dieser Grundlage wird ein Meta-Modell zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen erarbeitet. Dieses erlaubt die Beschreibung adaptiver Anwendungen durch die Komposition von Basismechanismen zur Struktur- und Parameteradaption. Die Steuerung der Adaption durch Kontext und Meta-Informationen kann explizit beschrieben werden. Das Meta-Modell kann Entwickler beim Entwurf adaptiver Anwendungen unterstützen, stellt aber auch einen Ausgangspunkt für deren Analyse und Validierung sowie zur Kodegenerierung dar. Durch die explizite Beschreibung der verwendeten Adaptionsmechanismen und deren Abhängigkeiten von Kontext können Anwendungsmodelle außerdem zur Dokumentation verwendet werden. Im Rahmen der Validierung konnte die Integrierbarkeit der Basismechanismen und die flexible Anwendbarkeit des Modells zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen nachgewiesen werden

Modellierung und Architektur eines mobilen verteilten Systems zur Kompensation prospektiver Gedächtnisdefizite

This work describes the concept and model of structured interactive memory impulses for the compensation of deficits of the prospective memory and their trial in the mobile memory aid system MEMOS. For this purpose patients were equipped with a smartphone, the Personal Memory Assistant (PMA), that uses structured interactive memory impulses to remind them of upcoming tasks and provide situation-dependent guidance through these tasks. MEMOS is the first system world-wide that utilizes structured interactive memory impulses and a decoupled bidirectional communication between patient and caregiver.Context Memory dysfunction is one of the most common results of brain damages caused by strokes or craniocerebral injuries. Impairments of the prospective memory, which is responsible for planning and executing future tasks, have turned out to be particularly challenging for an autonomous life. The compensation of lost abilities by external memory aids that remind patients of prospective tasks is the only possibilityto effectively help affected patients.Methodology.This work and the implementation of MEMOS required the interdisciplinary solution of three main tasks: Analysis of neuropsychologicalrequirements: A patient-friendly memory aid can only be implemented as an easy-to-use electronic assistant that guides patients withsituation-dependent memory impulses through complex tasks. Model of structured interactive memory impulses and system architecture: MEMOS implements situation-dependent reminders using structured interactive memory impulses. For this purpose, complex tasks are split intosubtasks, for which memory impulses are generated and linked with each other. The MEMOS task model is an implementation of the structuredinteractive memory impulses as a machine-manageable structure that guarantees validity and integrity of individual tasks and entire day schedules. MEMOS comprises a mobile component, the PMA, for direct patient interaction and a base system that maintains and coordinates the structured interactive memory impulses. The PMA communicates with the base system using GPRS and can compensate connectivity loss for several hours. The base system is able to detect malfunctions and critical conditions and to automatically alert the responsible caregiver.Patient-friendly adaptation: Success of a memory aid depends on the patients’ acceptance. A survey among patients has revealed the central importance of the memory aid’s adaptation to the requirements andabilities of each individual patient, in addition to general usabilityaspects such as avoiding PMA operation errors, concealing error conditions and easy learnability.Relevance MEMOS was successfully tested in a clinical trial. The number of forgotten or failed tasks was significantly reduced. The model of structured interactive memory impulses has been validated and MEMOS was shown to work in a real-world environmentDiese Arbeit beschreibt die Konzeption und das Modell strukturierter interaktiver Erinnerungsimpulse zur Kompensation von Defiziten des prospektiven Erinnerns und deren Erprobung im mobilen Gedächtnishilfesystems MEMOS. Dazu wurden Patienten mit einem Smartphone, dem Personal Memory Assistant (PMA), ausgerüstet, und mittels strukturierter interaktiver Erinnerungsimpulse an bevorstehende Aufgaben erinnert und situationsabhängig durch diese Aufgaben geführt.MEMOS ist das weltweit erste System, das strukturierte interaktive Erinnerungsimpulse und eine entkoppelte bidirektionale Kommunikation zwischen Patient und Betreuer einsetzt.Kontext Gedächtnisstörungen sind eine der häufigsten Folgen von Hirnschäden nach Schlaganfällen oder Schädel-Hirn-Traumata. Störungen des prospektiven Gedächtnisses, welches verantwortlich für die Planung und Durchführung zukünftiger Aufgaben ist, sind besonders behindernd für ein autonomes Leben. Die Kompensation der ausgefallenen Funktionalität durch externe Gedächtnishilfen, die an bevorstehende Aufgaben erinnern,ist die einzige Möglichkeit, betroffenen Patienten effektiv zu helfen.Methode:Die Realisierung dieser Arbeit und die Implementierung von MEMOS erforderte die interdisziplinäre Bearbeitung von dreiAufgabenschwerpunkten. Analyse der neuropsychologischen Anforderungen: Eine patientengerechte Gedächtnishilfe kann nur in Form eines einfach zu nutzenden elektronischen Assistenten realisiert werden, der den Patienten mittels situationsabhängiger Erinnerungsimpulse durch komplexe Aufgaben führt. Modell der strukturierten interaktiven Erinnerungsimpulse und Systemarchitektur: Situationsabhängige Erinnerungen werden in MEMOS durch strukturierte interaktive Erinnerungsimpulse realisiert. Dazu werden Handlungsabläufe in einfache Teilschritte zerlegt, hierfür Erinnerungsimpulse erzeugt und miteinander verknüpft. Die Umsetzung in eine maschinell verwaltbare Struktur erfolgt im MEMOS-Taskmodell, das Validität und Integrität einzelner Aufgaben (Tasks) sowie kompletter Tagespläne sicher stellt. MEMOS besteht aus einer mobilen Komponente, dem PMA, für die direkte Patienteninteraktion und einem Basissystem für die Verwaltung und Koordination der strukturierten interaktiven Erinnerungsimpulse. Der PMA kommuniziert mit dem Basissystem überMobilfunk und ist in der Lage, auch längere Unterbrechungen zukompensieren. Das Basissystem erkennt Fehlfunktionen und kritische Zustände, wodurch automatisch der verantwortliche Betreuer alarmiert wird. Patientengerechte Anpassung: Der Erfolg einer Gedächtnishilfe hängt von der Akzeptanz durch den Patienten ab. Neben allgemeinenUsability-Aspekten, wie dem Verhindern von Fehlbedienungen, dem Verbergen von Fehlerzuständen und einer einfachen Erlernbarkeit, haben Befragungen die zentrale Bedeutung der individuellen Anpassung der Gedächtnishilfe an die Bedürfnisse und Fähigkeiten der einzelnen Patienten gezeigt.Relevanz MEMOS wurde erfolgreich im Einsatz mit Patienten getestet. Die Zahl vergessener oder gescheiterter Aufgaben wurde deutlich reduziert. Das Modell der strukturierten interaktiven Erinnerungsimpulse wurde validiert und die Praxistauglichkeit von MEMOS konnte gezeigt werden

Ermittlung des Industrialisierungsgrades der Anwendungsentwicklung in der Fertigungsindustrie

Die Industrialisierung ist mittlerweile auch in der Softwarebranche angekommen. In dieser Arbeit wird ein Modell vorgestellt, das eine Einstufung der verschiedenen Ausprägungen der Industrialisierung in der Anwendungsentwicklung ermöglicht. Ferner wird auf Basis dieses Modells ein Bewertungsverfahren vorgestellt, welches einem Unternehmen erlaubt, den Grad an Industrialisierung in der Entwicklung von Anwendungen zu ermitteln. Das Ergebnis dieser Ermittlung dient dem Unternehmen als Basis für eine Entscheidung zur Optimierung der Softwareentwicklung. Mit der Festlegung eines Sollgrades können zudem die Ziele für die Verbesserung der Anwendungsentwicklung definiert werden. Eine regelmäßige Ermittlung des Industrialisierungsgrades ermöglicht dabei die Dokumentation des aktuellen Fortschrittes. Eine praktische Bewertung eines Unternehmensbereiches wird im Rahmen einer Fallstudie exemplarisch durchgeführt

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