Modelling of Complex Requirements

Die moderne Produktentwicklung wird immer komplexer und komplizierter, da Produkte verstärkt interdisziplinären Charakter aufweisen, eine hohe Variantenvielfalt gefordert wird und die geforderten Markteinführungszeiten immer kürzer werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden Produkte heutzutage häufig in Kooperationsnetzwerken entwickelt und nach Baukastenprinzipen gestaltet. Durch den sich immer weiter verschärfenden Konkurrenzdruck kommt der systematischen Erfüllung der Kundenwünsche 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. Zunächst 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. Schließlich 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. Schließlich wird ein Vorgehen vorgestellt, um mit dem Konzept zielgerichtet Baukastensysteme in der interdisziplinären, 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 „Robotic Systems for handling and Assembly” (SFB 562)

Anforderungsgetriebene Qualitätsmodellierung und -auswertung in kompositen Web-Mashups

Komposite Web-Mashups stellen durch die intelligente Verknüpfung von User-Interface-Services und anderen Web-Ressourcen einen Mehrwert für Anwendungsszenarien in verschiedenen Situationen des privaten und geschäftlichen Lebens bereit. Obwohl die Verwendung solcher Mashups bereits viele Nutzerzielgruppen erreicht und Anwendungsdomänen erschlossen hat, ist die bedarfsgerechte Auswahl von Anwendungsbausteinen und deren intelligente Komposition immer noch eine große Herausforderung. In dieser Arbeit werden deshalb Konzepte für die verbesserte Durchführung des Erstellungsprozesses und die Nutzung kompositer Web-Mashups entwickelt und vorgestellt. Kernidee ist dabei die Modellierung und Auswertung anpassbarer Qualitätsanforderungen. Erstmals wird es mit Hilfe eines speziell auf die Belange kompositer Web-Mashups zugeschnittenen Modells für Qualitätseigenschaften ermöglicht, solche Anforderungen passgenau für die Auswahl von Anwendungsbausteinen und die automatisierte Auswertung zu nutzen. Neben der Spezifikation von Bedingungen und Vergleichswerten für bestimmte Eigenschaften erlaubt es das ebenfalls hier vorgestellte Metamodell für Qualitätsanforderungen, die Rahmenbedingungen der Auswertung sowie zuzuordnende Aktionen festzulegen. Schwerpunkte der Arbeit sind außerdem der Prozess der qualitätsbewussten 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 Qualitätsanforderungen setzt die Referenzarchitektur das kontextsensitive Monitoring von Qualitätseigenschaften um. Ein weiterer Fokus liegt auf der unscharfen Spezifikation anpassbarer Qualitätsanforderungen, da zur Zielgruppe insbesondere auch Menschen ohne Programmiererfahrung, jedoch mit guter Kenntnis in aktuellen Web-Technologien und in der jeweiligen fachlichen Domäne, zählen. Diese Ausrichtung wird sowohl bei der Modellierung mit Fuzzy-Mengen als auch in Form von Interaktionskonzepten berücksichtigt. Anhand typischer Anwendungsfälle und unter Zuhilfenahme einer implementierten Infrastruktur und Anwendungslandschaft werden die vorgestellten Konzepte validiert und optimiert. Dabei fließen sowohl die Meinungen von Nutzern und Experten als auch die Betrachtungen zur Komplexität ressourcenintensiver Vorgänge 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 Qualitätsanforderungen 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 Qualitätseigenschaften und -anforderungen im Kontext von Web-Mashups Kapitel 3 Stand der Forschung und Technik Abschnitt 3.1 Normen und Standards für Qualitätsmodelle bei Softwareprodukten Abschnitt 3.2 Strukturierung und Erstellung von Qualitätsmodellen Abschnitt 3.3 Anforderungsmodellierung mit Aufgaben und Fuzzy-Mengen Abschnitt 3.4 Bewertungskriterien und Übersicht der Cluster für existierende Arbeiten Abschnitt 3.5 Qualität in Web-Mashups Abschnitt 3.6 Qualitätsanforderungen im Web-Engineering Abschnitt 3.7 Qualitätseigenschaften und -anforderungen bei der Auswahl und Komposition von Web-Services Abschnitt 3.8 Qualitätsanforderungen in kompositen Softwaresystemen Abschnitt 3.9 Fazit zum Stand der Forschung und Technik Kapitel 4 Modellierung von Qualitätseigenschaften für Mashups Abschnitt 4.1 Modellüberblick und Abhängigkeiten Abschnitt 4.2 Anforderungen an das Eigenschaftsmodell Abschnitt 4.3 Metamodell zur Strukturierung von Qualitätseigenschaften Abschnitt 4.4 Unscharfe Eigenschaftswerte mit Fuzzy-Mengen Abschnitt 4.5 Nutzung von Qualitätseigenschaften in der Mashup-Plattform Abschnitt 4.6 Referenzmodell der für Mashups typischen Qualitätseigenschaften Abschnitt 4.7 Zusammenfassung und Bewertung des Modells für Qualitätseigenschaften Kapitel 5 Festlegen und Auswerten von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.1 Herausforderungen im Umgang mit Anforderungen Abschnitt 5.2 Qualitätsanforderungen in der Mashup-Architektur Abschnitt 5.3 Aufbau von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.4 Erzeugen und Bearbeiten von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.5 Auswertung von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.6 Zusammenfassung Kapitel 6 Qualitätsbewusster Entwicklungs- und Nutzungsprozess Abschnitt 6.1 Entwicklung und Nutzung von Web-Mashups mit Qualitätsanforderungen Abschnitt 6.2 Aktionen im Kontext von Qualitätsanforderungen Kapitel 7 Validierung und Implementierung Abschnitt 7.1 Validierungsmethodik Abschnitt 7.2 Überblick 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 künftige 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 für viele Unternehmen und vor allem für Integrationsdienstleister. Die Praxis der Integration stimmt nicht immer mit den aktuellen Forschungsthemen überein. Diese qualitative Erhebung liefert einen Zustandsbericht über Herausforderungen und Probleme denen Integrationsdienstleister täglich begegnen und dient der Identifikation von praxisrelevanten Forschungsfragen

Greifplanung und Greifskills für reaktives Greifen

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird auf Basis reaktiver Greifskills ein manipulationsunabhängiges Ansteuerungskonzept entwickelt, das Mehrfingergreifer intuitiv und für einen breiten Anwenderkreis handhabbar macht. Dabei bilden reaktive Greifskills die notwendigen übergeordneten und assistierenden Fähigkeiten ab und werden beispielhaft anhand taktiler Sensoren dargestellt. Parallel dazu werden Grundlagen zur Greifplanung ausgearbeitet und ihr Zusammenhang zu reaktiven Greifskills erläutert

Identifizierung des Paradigmas Software-as-a-Service für 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 zugänglichen CRM-Lösungen auf die individuellen Anforderungen kritisch zu hinterfragen ist. Eine extern vorgehaltene und über 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 Flexibilität (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 Ansätze 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 für 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 Berücksichtigung des Konzepts der Multitenancy. Für 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 Ansätze 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 unterstützen

Generische Systemarchitektur für die Erhebung mikroskopischer Verkehrsdaten

Die fortschreitende Entwicklung im Bereich der Digitalisierung, Datenerfassung und Informationsverarbeitung ermöglicht die Konzeption und Ausgestaltung neuer innovativer Lösungen für ein intelligentes Verkehrssystem. Die sich stetig verschiebenden Grenzen des technisch Machbaren lassen neue Denkweisen und Konzepte für die unterschiedlichen Zielbereiche Sicherheit, Effizienz und Umweltverträglichkeit zu. Ein Kernaspekt liegt dabei in der Analyse von verkehrlichen Verhaltens- und Interaktionsmustern. Ein wichtiger Baustein hierfür ist die Erfassung und Interpretation der jeweils maßgeblichen verkehrlichen Bewegungen, auf deren Grundlage das Wissen um Wirkketten und Zusammenhängen für unterschiedliche Anwendungen erarbeitet werden kann. Für die wissenschaftliche Untersuchung der zugehörigen Fragestellungen ist der Aufbau von adäquaten Werkzeugen essentiell. Der Aufbau und die Entwicklung von Referenzarchitekturen für diese Werkzeuge schlüsselt die Zusammenführung aus verschiedenen Nutzungskontexten in einen gesamtheitlichen Konzeptentwurf auf. Aus diesem Entwurf lassen sich daran anschließend effizient einzelne technische Lösungen unter grundsätzlicher Wahrung von gewünschten Systemeigenschaften und Interoperabilitätsbedingungen 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 über die bestehenden technischen Ausprägungen hinaus und damit eine Weiternutzung im Zuge zukünftiger technischer Entwicklungen und Anwendungsfelder. Diese Forschungsarbeit entwickelt eine Systemarchitektur für die messtechnische Erfassung, Verfolgung und Interpretation von verkehrlichen Bewegungen in Form von Trajektorien für unterschiedliche verkehrliche Szenarien. Zielstellung ist die Schaffung eines Ansatzes mit einem übergreifenden Gestaltungsschema, welcher alle gegebenen Anforderungen einbezieht und abdeckt. Die Systemarchitektur wird dabei ausgehend von einem generisch angelegten Entwurfsmuster stückweise expliziert und ausgestaltet. Für die vorliegende Arbeit werden verschiedene Blickwinkel und Arbeitsfelder zusammengeführt. Dies sind Technologien und Methoden der Objekterfassung und Situationsinterpretation, des Datenmanagements und verteilter Systemkonzepte wie auch technische und organisatorische Rahmenbedingungen für eine betriebliche Einbindung unter grundsätzlicher Wahrung datenschutzrechtlicher Gegebenheiten. Der Ansatz ermöglicht die Nutzung der resultierenden Systemstrukturen für die unterschiedlichen relevanten Anwendungsbereiche. Diese liegen in der automatisierten Erfassung von Bewegungsverläufen und Interaktionsformen von Verkehrsteilnehmern als Grundlage für spezifische Situationsanalysen im Bereich der Verkehrskonflikttechnik, der Nutzung im Bereich szenariengebundener Entwicklungsprozesse automatisierter und vernetzter Fahrfunktionen und deren Validierung sowie der echtzeitfähigen infrastrukturellen Erfassung und Interpretation von verkehrlichen Bewegungen als Baustein für prototypische Implementierungen von kooperativ ausgelegten Fahrfunktionen. Der Nachweis zur Umsetzbarkeit und Leistungsfähigkeit der entwickelten Konzepte erfolgt an den physischen Systemstrukturen und etablierten Diensten des Testfelds Anwendungsplatt-form für intelligente Mobilität (AIM) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Die Nutzung dieses Testfelds im Kontext unterschiedlicher Projekte zeigt die erschlossenen Möglichkeiten für die Bearbeitung der maßgeblichen Anwendungsfälle 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 für die Nutzung im Rahmen der Fahrzeugautomation