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Modelling of Complex Requirements
Die moderne Produktentwicklung wird immer komplexer und komplizierter, da Produkte verstĂ€rkt interdisziplinĂ€ren Charakter aufweisen, eine hohe Variantenvielfalt gefordert wird und die geforderten MarkteinfĂŒhrungszeiten immer kĂŒrzer werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden Produkte heutzutage hĂ€ufig in Kooperationsnetzwerken entwickelt und nach Baukastenprinzipen gestaltet. Durch den sich immer weiter verschĂ€rfenden Konkurrenzdruck kommt der systematischen ErfĂŒllung der KundenwĂŒnsche auf der einen und der zielgerichteten Erreichung der Unternehmensziele auf der anderen Seite eine entscheidende Bedeutung zu.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Modellierungskonzept zu entwickeln, dessen Kern die Erfassung, Verarbeitung und Bereitstellung von Anforderungen bildet. Die Modellierung soll sich den modernen Herausforderungen der Produktentwicklung stellen und einen ganzheitlichen Ansatz ermöglichen.
ZunĂ€chst werden die Herausforderungen an eine moderne Produktentwicklung systematisch identifiziert. Als Schwerpunkte werden Produktentwicklungsprozesse verschiedener Fachbereiche, die Schwierigkeiten verteilter Produktentwicklung und die besonderen Herausforderungen bei der Entwicklung von Baukastensystemen betrachtet. Dann werden verschiedene Möglichkeiten der Modellierung untersucht und grundlegende Aussagen zu relevanten Partialmodellen, Beschreibungssprachen und Auswertemechanismen getroffen. SchlieĂlich wird auf Basis der Systems Modelling Language (SysML) ein umfassendes Modellierungskonzept erarbeitet, mit dessen Hilfe das Produkt auf Systemebene ganzheitlich betrachtet werden kann. Durch die entwickelten Rechnerhilfsmittel wird eine zielgerichtete Auswertung der Modelle ermöglicht. Dadurch kann das Anforderungsmodell deutlich verbessert und systematisch Zielkonflikte identifiziert werden. SchlieĂlich wird ein Vorgehen vorgestellt, um mit dem Konzept zielgerichtet Baukastensysteme in der interdisziplinĂ€ren, verteilten Produktentwicklung zu erarbeiten.Modern product development is getting more and more complex and complicated. This is due to a more and more interdisciplinary character of products, a high demanded variant diversity and short expected market introduction time. To cope with these challenges products are often developed in cooperation networks and designed following modular approaches. The tightening competition pressure induces the need for systematic fulfilment of customer wishes and purposive achievement of enterprise goals.
This work aims towards a modelling concept, whose core is made of gathering, processing, and providing requirements. The resulting models shall face the modern challenges of product development and allow an holistic approach.
Initially, challenges on modern product development are systematically identified. The analysis focuses on product development processes of different disciplines, difficulties of distributed development, and particularities of modular system development. Then different possibilities of modelling are analyzed and basic information of relevant partialmodells, modelling languages and evaluation mechanisms is worked out. Afterwards, a comprehensive modelling concept basing on the Systems Modelling Language (SysML) is developed that allows considering the product holistically. With the help of the developed computer aided tools a goal-oriented model evaluation is possible. The requirements model can be considerably improved and goal conflicts can be systematically identified. A process is proposed that uses the developed concept for a goal-oriented elaboration of modular systems within an interdisciplinary, distributed design process. The acceptance of the developed concept in practical use is examined by means of a sample problem within a lecture. Eventually, the practicality for a complex problem and product is proved in the scope of the collaborative research project âRobotic Systems for handling and Assemblyâ (SFB 562)
Anforderungsgetriebene QualitÀtsmodellierung und -auswertung in kompositen Web-Mashups
Komposite Web-Mashups stellen durch die intelligente VerknĂŒpfung von User-Interface-Services und anderen Web-Ressourcen einen Mehrwert fĂŒr Anwendungsszenarien in verschiedenen Situationen des privaten und geschĂ€ftlichen Lebens bereit. Obwohl die Verwendung solcher Mashups bereits viele Nutzerzielgruppen erreicht und AnwendungsdomĂ€nen erschlossen hat, ist die bedarfsgerechte Auswahl von Anwendungsbausteinen und deren intelligente Komposition immer noch eine groĂe Herausforderung.
In dieser Arbeit werden deshalb Konzepte fĂŒr die verbesserte DurchfĂŒhrung des Erstellungsprozesses und die Nutzung kompositer Web-Mashups entwickelt und vorgestellt. Kernidee ist dabei die Modellierung und Auswertung anpassbarer QualitĂ€tsanforderungen. Erstmals wird es mit Hilfe eines speziell auf die Belange kompositer Web-Mashups zugeschnittenen Modells fĂŒr QualitĂ€tseigenschaften ermöglicht, solche Anforderungen passgenau fĂŒr die Auswahl von Anwendungsbausteinen und die automatisierte Auswertung zu nutzen. Neben der Spezifikation von Bedingungen und Vergleichswerten fĂŒr bestimmte Eigenschaften erlaubt es das ebenfalls hier vorgestellte Metamodell fĂŒr QualitĂ€tsanforderungen, die Rahmenbedingungen der Auswertung sowie zuzuordnende Aktionen festzulegen. Schwerpunkte der Arbeit sind auĂerdem der Prozess der qualitĂ€tsbewussten Komposition, die Nutzung der resultierenden Web-Mashups sowie die dazu gehörende Referenzarchitektur. Die betrachteten Anwendungsszenarien decken insbesondere die Teilprozesse der Auswahl von Kompositionsfragmenten, die Erweiterung in Betrieb befindlicher Anwendungen sowie die intelligente Adaption innerhalb der Laufzeitplattform ab. Neben Werkzeugen zur Modellierung und der automatisierten Auswertung von QualitĂ€tsanforderungen setzt die Referenzarchitektur das kontextsensitive Monitoring von QualitĂ€tseigenschaften um. Ein weiterer Fokus liegt auf der unscharfen Spezifikation anpassbarer QualitĂ€tsanforderungen, da zur Zielgruppe insbesondere auch Menschen ohne Programmiererfahrung, jedoch mit guter Kenntnis in aktuellen Web-Technologien und in der jeweiligen fachlichen DomĂ€ne, zĂ€hlen. Diese Ausrichtung wird sowohl bei der Modellierung mit Fuzzy-Mengen als auch in Form von Interaktionskonzepten berĂŒcksichtigt.
Anhand typischer AnwendungsfĂ€lle und unter Zuhilfenahme einer implementierten Infrastruktur und Anwendungslandschaft werden die vorgestellten Konzepte validiert und optimiert. Dabei flieĂen sowohl die Meinungen von Nutzern und Experten als auch die Betrachtungen zur KomplexitĂ€t ressourcenintensiver VorgĂ€nge sowie die Ergebnisse von Performance-Analysen ein. Durch das Verwenden der Modelle, Konzepte, Prozesse und Architekturen dieser Arbeit wird somit eine verbesserte Erstellung, Verfeinerung und Nutzung bedarfsgerechter, situativer Mashup-Anwendungen mit Hilfe anpassbarer QualitĂ€tsanforderungen ermöglicht.:Kapitel 1 Motivation und Zielstellung
Abschnitt 1.1 Problemdefinition
Abschnitt 1.2 Forschungsthesen
Abschnitt 1.3 Forschungsziele
Abschnitt 1.4 Abgrenzung
Abschnitt 1.5 Aufbau der Arbeit
Kapitel 2 Grundlagen der Entwicklung und Nutzung kompositer Web-Mashups
Abschnitt 2.1 Charakteristika und Einordnung des Anwendungstyps
Abschnitt 2.2 Entwicklungsmethoden und Anwendungsszenarien
Abschnitt 2.3 Rollen im Entwicklungsprozess von Web-Mashups
Abschnitt 2.4 QualitÀtseigenschaften und -anforderungen im Kontext von Web-Mashups
Kapitel 3 Stand der Forschung und Technik
Abschnitt 3.1 Normen und Standards fĂŒr QualitĂ€tsmodelle bei Softwareprodukten
Abschnitt 3.2 Strukturierung und Erstellung von QualitÀtsmodellen
Abschnitt 3.3 Anforderungsmodellierung mit Aufgaben und Fuzzy-Mengen
Abschnitt 3.4 Bewertungskriterien und Ăbersicht der Cluster fĂŒr existierende Arbeiten
Abschnitt 3.5 QualitÀt in Web-Mashups
Abschnitt 3.6 QualitÀtsanforderungen im Web-Engineering
Abschnitt 3.7 QualitÀtseigenschaften und -anforderungen bei der Auswahl und Komposition von Web-Services
Abschnitt 3.8 QualitÀtsanforderungen in kompositen Softwaresystemen
Abschnitt 3.9 Fazit zum Stand der Forschung und Technik
Kapitel 4 Modellierung von QualitĂ€tseigenschaften fĂŒr Mashups
Abschnitt 4.1 ModellĂŒberblick und AbhĂ€ngigkeiten
Abschnitt 4.2 Anforderungen an das Eigenschaftsmodell
Abschnitt 4.3 Metamodell zur Strukturierung von QualitÀtseigenschaften
Abschnitt 4.4 Unscharfe Eigenschaftswerte mit Fuzzy-Mengen
Abschnitt 4.5 Nutzung von QualitÀtseigenschaften in der Mashup-Plattform
Abschnitt 4.6 Referenzmodell der fĂŒr Mashups typischen QualitĂ€tseigenschaften
Abschnitt 4.7 Zusammenfassung und Bewertung des Modells fĂŒr QualitĂ€tseigenschaften
Kapitel 5 Festlegen und Auswerten von QualitÀtsanforderungen
Abschnitt 5.1 Herausforderungen im Umgang mit Anforderungen
Abschnitt 5.2 QualitÀtsanforderungen in der Mashup-Architektur
Abschnitt 5.3 Aufbau von QualitÀtsanforderungen
Abschnitt 5.4 Erzeugen und Bearbeiten von QualitÀtsanforderungen
Abschnitt 5.5 Auswertung von QualitÀtsanforderungen
Abschnitt 5.6 Zusammenfassung
Kapitel 6 QualitÀtsbewusster Entwicklungs- und Nutzungsprozess
Abschnitt 6.1 Entwicklung und Nutzung von Web-Mashups mit QualitÀtsanforderungen
Abschnitt 6.2 Aktionen im Kontext von QualitÀtsanforderungen
Kapitel 7 Validierung und Implementierung
Abschnitt 7.1 Validierungsmethodik
Abschnitt 7.2 Ăberblick der implementierten Infrastruktur
Abschnitt 7.3 Implementierung von Kompositionsfragmenten
Abschnitt 7.4 Implementierung der Referenzarchitektur
Abschnitt 7.5 Implementierung der Werkzeuge
Abschnitt 7.6 Nutzerstudie zum Anforderungsassistenten
Abschnitt 7.7 Validierungsergebnisse zu Performance und Awareness-Indikatoren
Abschnitt 7.8 Diskussion zur Validierung und Implementierung
Kapitel 8 Zusammenfassung, Diskussion, Bewertung und Ausblick
Abschnitt 8.1 Zusammenfassung der Kapitel
Abschnitt 8.2 Diskussion und Bewertung der Forschungsergebnisse
Abschnitt 8.3 Ausblick auf aktuelle und kĂŒnftige Arbeiten
Anhang A Metamodelle und Schemata
Anhang B Referenzmodelle
Anhang C Komponentenimplementierungen
Anhang D Werkzeuge
Anhang E Dienste, Verwaltung und Test
Systemintegration: eine qualitative Erhebung aus der Sicht von Integrationsdienstleistern
Systemintegration hat auf Grund des Einsatzes heterogener Systeme eine fortlaufende Bedeutung fĂŒr viele Unternehmen und vor allem fĂŒr Integrationsdienstleister. Die Praxis der Integration stimmt nicht immer mit den aktuellen Forschungsthemen ĂŒberein. Diese qualitative Erhebung liefert einen Zustandsbericht ĂŒber Herausforderungen und Probleme denen Integrationsdienstleister tĂ€glich begegnen und dient der Identifikation von praxisrelevanten Forschungsfragen
Greifplanung und Greifskills fĂŒr reaktives Greifen
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird auf Basis reaktiver Greifskills ein manipulationsunabhĂ€ngiges Ansteuerungskonzept entwickelt, das Mehrfingergreifer intuitiv und fĂŒr einen breiten Anwenderkreis handhabbar macht. Dabei bilden reaktive Greifskills die notwendigen ĂŒbergeordneten und assistierenden FĂ€higkeiten ab und werden beispielhaft anhand taktiler Sensoren dargestellt. Parallel dazu werden Grundlagen zur Greifplanung ausgearbeitet und ihr Zusammenhang zu reaktiven Greifskills erlĂ€utert
Identifizierung des Paradigmas Software-as-a-Service fĂŒr den Einsatz von CRM On Demand Software
Diese Arbeit thematisiert das an Application Service Providing (ASP) angelehnte Nutzungsmodell Software-as-a-Service (SaaS) als Grundlage zur Flexibilisierung der betrieblichen Handlungsweise von Customer Relationship Management
(CRM), wobei die Transformationsmöglichkeiten der zentral zugÀnglichen CRM-Lösungen auf die individuellen Anforderungen kritisch zu hinterfragen ist.
Eine extern vorgehaltene und ĂŒber den Browser nutzbare On Demand Software korreliert immer mehr mit Trends, wie der technologischen Vernetzung und der Virtualisierung der Leistungserstellung. Die Virtualisierung der Leistungserstellung
resultiert daraus, dass die CRM-Bereitstellung aufgrund Kosteneffizienz (geringe Anfangsinvestitionen), Geschwindigkeit (keine Implementierung) und FlexibilitÀt (einfacher Zugang) durch einen losen und zeitlich begrenzten Zusammenschluss mit einem Partnerunternehmen (CRM-Hersteller) erfolgt. Um dieses Ziel zu erreichen werden modulare Plattformen auf der Grundlage von serviceorientierten Technologien, um Techniken und AnsÀtze des Utility Computings erweitert. Dabei wird die Zielsetzung verfolgt SaaS in hoher Effizienz und unter Ausnutzung entsprechender Skaleneffekte erbringen
zu können. Daher zeichnet das breite Spektrum an Betrachtungen bestehend aus IT-Sourcing und -Servicemanagement den vielseitigen Charakter fĂŒr die
Identifizierung des Paradigmas Software-as-a-Service aus. Eine Betrachtung der Begriffe rund um die daraus resultierende Softwarebereitstellung findet dabei ebenso statt wie eine Charakterisierung der technologischen und organisatorischen
Rahmenbedingungen des On Demand Nutzungsmodells insbesondere unter BerĂŒcksichtigung des Konzepts der Multitenancy. FĂŒr die kritische Auseinandersetzung werden die Anforderungen hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten
sowie die Customizingmöglichkeiten von CRM On Demand als Analyseschema zugrunde gelegt und mit den Dimensionen des Begriffs Software-as-a-Service gekoppelt
Modellierung des Fahrerverhaltens zur Ermittlung von Bauteilbelastungen im Fahrzeugantriebsstrang
Die vorliegende Arbeit erarbeitet AnsĂ€tze zur Modellierung des Fahrers, um durch geeignet aufgebaute Fahrermodelle eine Modellierung des menschlichen Verhaltens in Wechselwirkung mit dem technischen System zu erreichen. Als Kern der Arbeit werden mehrere methodische Werkzeuge entwickelt und vorgestellt, die den Aufbau von Fahrermodellen ermöglichen und unterstĂŒtzen
Generische Systemarchitektur fĂŒr die Erhebung mikroskopischer Verkehrsdaten
Die fortschreitende Entwicklung im Bereich der Digitalisierung, Datenerfassung und Informationsverarbeitung ermöglicht die Konzeption und Ausgestaltung neuer innovativer Lösungen fĂŒr ein intelligentes Verkehrssystem. Die sich stetig verschiebenden Grenzen des technisch Machbaren lassen neue Denkweisen und Konzepte fĂŒr die unterschiedlichen Zielbereiche Sicherheit, Effizienz und UmweltvertrĂ€glichkeit zu. Ein Kernaspekt liegt dabei in der Analyse von verkehrlichen Verhaltens- und Interaktionsmustern. Ein wichtiger Baustein hierfĂŒr ist die Erfassung und Interpretation der jeweils maĂgeblichen verkehrlichen Bewegungen, auf deren Grundlage das Wissen um Wirkketten und ZusammenhĂ€ngen fĂŒr unterschiedliche Anwendungen erarbeitet werden kann. FĂŒr die wissenschaftliche Untersuchung der zugehörigen Fragestellungen ist der Aufbau von adĂ€quaten Werkzeugen essentiell. Der Aufbau und die Entwicklung von Referenzarchitekturen fĂŒr diese Werkzeuge schlĂŒsselt die ZusammenfĂŒhrung aus verschiedenen Nutzungskontexten in einen gesamtheitlichen Konzeptentwurf auf. Aus diesem Entwurf lassen sich daran anschlieĂend effizient einzelne technische Lösungen unter grundsĂ€tzlicher Wahrung von gewĂŒnschten Systemeigenschaften und InteroperabilitĂ€tsbedingungen ableiten. Durch die Einbettung dieser Systemlösungen in einen Testfeldbetrieb können nachhaltig genutzte und aufeinander abgestimmte Infrastrukturen mit dem Nutzungsfokus der vorwettbewerblichen Forschung und Entwicklung geschaffen werden. Dabei ermöglicht dieses Vorgehen die Wiederverwendbarkeit und den Transfer der zugrundeliegenden Konzepte ĂŒber die bestehenden technischen AusprĂ€gungen hinaus und damit eine Weiternutzung im Zuge zukĂŒnftiger technischer Entwicklungen und Anwendungsfelder.
Diese Forschungsarbeit entwickelt eine Systemarchitektur fĂŒr die messtechnische Erfassung, Verfolgung und Interpretation von verkehrlichen Bewegungen in Form von Trajektorien fĂŒr unterschiedliche verkehrliche Szenarien. Zielstellung ist die Schaffung eines Ansatzes mit einem ĂŒbergreifenden Gestaltungsschema, welcher alle gegebenen Anforderungen einbezieht und abdeckt. Die Systemarchitektur wird dabei ausgehend von einem generisch angelegten Entwurfsmuster stĂŒckweise expliziert und ausgestaltet. FĂŒr die vorliegende Arbeit werden verschiedene Blickwinkel und Arbeitsfelder zusammengefĂŒhrt. Dies sind Technologien und Methoden der Objekterfassung und Situationsinterpretation, des Datenmanagements und verteilter Systemkonzepte wie auch technische und organisatorische Rahmenbedingungen fĂŒr eine betriebliche Einbindung unter grundsĂ€tzlicher Wahrung datenschutzrechtlicher Gegebenheiten. Der Ansatz ermöglicht die Nutzung der resultierenden Systemstrukturen fĂŒr die unterschiedlichen relevanten Anwendungsbereiche. Diese liegen in der automatisierten Erfassung von BewegungsverlĂ€ufen und Interaktionsformen von Verkehrsteilnehmern als Grundlage fĂŒr spezifische Situationsanalysen im Bereich der Verkehrskonflikttechnik, der Nutzung im Bereich szenariengebundener Entwicklungsprozesse automatisierter und vernetzter Fahrfunktionen und deren Validierung sowie der echtzeitfĂ€higen infrastrukturellen Erfassung und Interpretation von verkehrlichen Bewegungen als Baustein fĂŒr prototypische Implementierungen von kooperativ ausgelegten Fahrfunktionen.
Der Nachweis zur Umsetzbarkeit und LeistungsfĂ€higkeit der entwickelten Konzepte erfolgt an den physischen Systemstrukturen und etablierten Diensten des Testfelds Anwendungsplatt-form fĂŒr intelligente MobilitĂ€t (AIM) des Deutschen Zentrums fĂŒr Luft- und Raumfahrt. Die Nutzung dieses Testfelds im Kontext unterschiedlicher Projekte zeigt die erschlossenen Möglichkeiten fĂŒr die Bearbeitung der maĂgeblichen AnwendungsfĂ€lle auf. Diese reichen von der Ex-Post-Analyse der Trajektoriendaten bis in die echtzeitbasierte Einbindung der ermittelten Informationen in innovative Konzepte mit kooperativer verteilter Umfelderfassung fĂŒr die Nutzung im Rahmen der Fahrzeugautomation
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