Annual Report 1999 / Department for Computer Science

Selbstdarstellung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus und Berichte der Lehrstühle für das Jahr 1999.Presentation of the Department for Computer Science of the BTU Cottbus and reports of the chairs at the department for the year 1999

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

Methodische und konzeptionelle Hinweise zur Entwicklung einer IVS-Rahmenarchitektur für Deutschland

Das nahezu kontinuierlich steigende Verkehrsaufkommen im Personen- und Güterverkehr (DIW 2012) erfordert verstärkt eine flexible Nutzung der Verkehrsinfrastruktur und damit den Einsatz Intelligenter Verkehrssysteme (IVS). Gefestigt wird dieser Trend dadurch, dass ein Ausbau von Verkehrswegen heute überwiegend aus finanziellen, politischen und gesellschaftlichen Gründen nur noch sehr eingeschränkt möglich ist. Parallel dazu entwickeln sich die Telematiksysteme rasant weiter. So haben in den letzten Jahren z. B. auch Smartphones erheblich zur Verbreitung und Entstehung neuer IVS-Dienste beigetragen. Ein Ende dieser Entwicklungen ist nicht absehbar und heute gelten die IVS sowohl auf nationaler Ebene als auch auf Ebene der EU als Schlüsselinstrument zur Gestaltung eines sicheren, leistungsfähigen, wirtschaftlichen und umweltverträglichen Verkehrssystems. Es wird erwartet, dass der Einsatz von IVS erheblich dazu beitragen wird, das wachsende Verkehrsaufkommen überhaupt bewältigen zu können und den Verkehrskollaps zu vermeiden. Für die Entwicklung und Nutzung interoperabler Telematikdienste bieten nationale IVS-Architekturen wesentliche Vorteile. Die Planung Intelligenter Verkehrssysteme erreicht schnell eine enorme Komplexität, die sich bereits aus der Vielzahl der möglichen Dienste und Anwendungen ergibt, weswegen solche Architekturen dringend benötigt werden. Ansonsten führen individuelle Vorgehensweisen zu technischen Insellösungen, die unvernetzt betrieben werden und damit erhebliche Wohlfahrtsverluste verursachen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, haben bereits seit vielen Jahren zahlreiche Länder nationale IVS-Architekturen eingeführt. Ein Vorreiter dieser Entwicklungen sind die USA, aber auch die EU hat bereits im Jahr 2000 eine erste Version der Europäischen IVS-Rahmenarchitektur eingeführt. Vor diesem Hintergrund erstaunt es, dass es in Deutschland bis heute noch keinen vergleichbaren Ansatz einer nationalen IVS-Architektur gibt, auch wenn bereits in zahlreichen Architekturen potenziell Teilbereiche der nationalen Architektur festgelegt sind, wie z. B. in den Technischen Lieferbedingungen für Streckenstationen (TLS) oder dem Merkblatt für die Ausstattung von Verkehrsrechnerzentralen und Unterzentralen (MARZ) (BAST 2002, 1999). Im 2012 veröffentlichten IVS-Aktionsplan des BMVBS ist nun zunächst die Erarbeitung einer IVS-Rahmenarchitektur für den Straßenverkehr als Maßnahme vorgesehen, mit deren Entwicklung voraussichtlich 2014 begonnen wird (BMVBS 2012). Hier setzt der praktische Nutzen der vorliegenden Arbeit an. Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit besteht darin, methodische und konzeptionelle Hinweise für die Entwicklung der IVS-Rahmenarchitektur für Deutschland zu geben. Dafür wurden die weltweit bedeutendsten nationalen IVS-Architekturen detailliert analysiert, verglichen und deren Entwicklungsstand bewertet. Zahlreiche Expertengespräche im In- und Ausland wurden geführt und die Ergebnisse diskutiert. Darüber hinaus sind verschiedene Vorgehensweisen zur Erstellung einer IVS-Architektur anhand eines Praxisbeispiels erprobt und die Ergebnisse vergleichend bewertet worden. Auf diese Weise konnten umfassende Kenntnisse über die weltweit vorhandenen Ansätze sowie deren Vor- und Nachteile gewonnen werden. Als Ergebnis dieser Arbeit ist ein strukturierter Katalog von 70 Empfehlungen formuliert worden, der zum einen wichtige Grundsätze benennt, die für den Prozess zur Entwicklung und Fortschreibung der nationalen IVS-Architektur in Deutschland beachtet werden sollten. Zum anderen werden Hinweise gegeben, welche der weltweit vorhandenen Elemente nationaler IVS-Architekturen auch für Deutschland berücksichtigt werden sollten. Darüber hinaus wird mit den Empfehlungen auch aufgezeigt, wo noch Weiterentwicklungsbedarf besteht und wo Ergänzungen der etablierten IVS-Architekturen sinnvoll erscheinen. Ebenso wurde in dieser Arbeit ein Alternativvorschlag erarbeitet, der die Vorteile verschiedener existierender Modelle verbindet. Diese neue Möglichkeit wird diskutiert und bewertet. Damit will diese wissenschaftliche Arbeit einen Beitrag für die anstehende Entwicklung der IVS-Rahmenarchitektur in Deutschland leisten und darüber hinaus Hinweise für die anschließenden Nutzungs- und Fortschreibungsprozesse geben

HTML, Java, ActiveX : Strukturen und Zusammenhänge

Das World Wide Web (WWW) ist als Hypermedia-System konzipiert; es stellt textuelle, graphische und auditive Informationen sowie Interaktionsmöglichkeiten auf WWW-Seiten zur Verfügung, auf die über graphische Benutzeroberflächen, sogenannte WWW-Browser, zugegriffen wird. Die Bereitstellung der Hypermedia- und Interaktionsfunktionalitäten im Browser erfolgt mit HTML, Java, JavaScript, AvtiveX oder Kombinationen dieser Werkzeuge. Die Auszeichungssprache HTML (Hypertext Markup Language) kennzeichnet die Struktureigenschaften eines WWW-Dokumentes sowie darin enthaltene Verweise auf andere Dokumente im WWW. Aufgrund ihrer Fähigkeiten, die erweiterten Kommunikations- und Hypermediafunktionalitäten von CGI, JavaScript, Java und ActiveX zu integrieren, werden HTML-Umgebungen zukünftig verstärkt als Organisationszentren für WWW-Projekte fungieren. Java als Alternative oder Supplement zu HTML im WWW ist der hochaktuelle Nebenschauplatz einer objektorientierten Programmiersprache, die zur Entwicklung beliebiger Software eingesetzt werden kann. ActiveX überträgt Microsofts OLE-Modell auf das Internet und ermöglicht die verteilte Datenhaltung und Interoperabilität zwischen Applikationen auf unterschiedlichen Rechnerplattformen. Das vorliegende Arbeitspapier stellt die genannten Gestaltungswerkzeuge mit ihrer Struktur, Funktionsweise und gegenseitigen Anknüpfungspunkten vor

Vorteile von Frameworks zur Entwicklung objektorientierter, datenbankbasierter Softwarelösungen mit Oracle Business Components for Java

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Entwurfsmuster für verteilte Anwendungssystem-Architekturen

Aus der Motivation: "In den letzten Jahren werden verstärkt neue Organisationsformen für Unternehmen diskutiert (vgl. [Zimm97], [DaMa93], [BuIl+97]). Diese reichen von innerbetrieblicher Dezentralisierung der Entscheidungsbefugnis bis hin zur Bildung autonomer Geschäftseinheiten, die in virtuellen Unternehmen kooperieren. Neben der stärkeren Verteilung der Entscheidungsbefugnis stehen neue Formen der Arbeitsverteilung sowie die Tendenz zur Globalisierung im Vordergrund. Daraus ergeben sich weitreichende Anforderungen an betriebliche Informationssysteme. Diese betreffen insbesondere technische Merkmale wie Flexibilität und Verteilbarkeit von Anwendungssystemkomponenten sowie die Verfügbarkeit und Performanz des Gesamtsystems. Aus betriebswirtschaftlicher Sicht müssen die Zielverfolgung, die Konsistenz sowie Aspekte der Datensicherheit berücksichtigt werden (vgl. [FeSi+97]). Konventionelle Anwendungssysteme, die auf Datenintegration basieren, erfüllen insbesondere die Anforderungen nach Flexibilität und Verteilbarkeit nicht in ausreichendem Maße. Daher ist es notwendig, Anwendungssystem-Architekturen zu entwickeln, welche die Realisierung unterschiedlicher technischer und organisatorischer Verteilungsformen unterstützen. Dies erfordert einen integrierten Ansatz zur Modellierung verteilter Anwendungssysteme im Kontext organisatorischer und technischer Rahmenbedingungen. Eine geeignete Modellierungsmethode sollte somit Verteilungskonzepte für alle angesprochenen Aspekte eines betrieblichen Systems beinhalten.

Wege zu einer Software-Komponenten-Industrie -Erfolgsfaktoren für die Bildung von virtuellen Gemeinschaften in der Software-Entwicklung

Software hat sich in den letzten Jahren zu einem der zentralen Faktoren innerhalb der industriellen Wertschöpfungskette entwickelt. Die Wertschöpfung der Primärbranche, d.h. der softwareentwickelnden Unternehmen in Deutschland, übersteigt mit ca. 25 Mrd. Euro (im Jahr 2000) die Wertschöpfung im Sektor Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei um ca. 20 % [GfK+2000]. Außerdem hängt die Produktivität fast aller produzierenden Branchen sowie des Dienstleistungssektors weitestgehend von der Unterstützung durch geeignete Software ab. Aus dieser großen Bedeutung ergibt sich ein enormes Einsparpotenzial, das durch die effiziente Erstellung und durch den effizienten Einsatz von Software realisiert werden kann

Ergebnisbericht des Jahres 2001 des Projektes MuSofT Multimedia in der SoftwareTechnik

Das Vorhaben MuSofT - Multimedia in der Softwaretechnik wird seit dem 1. März 2001 vom Bundesministerium für Buildung und Wissenschaft im Rahmen des Programms Neue Medien in der Bildung gefördert. An diesem Vorhaben nehmen die folgenden Hochschulen teil: Fachhochschule Lübeck, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Universität Paderborn, Universität Dortmund, Universität Siegen, Universität Stuttgart und die Universität der Bundeswehr in München. Wir haben uns in diesem Projekt vorgenommen, die Ausbildung in der Softwaretechnik an den Stellen, an denen es sinnvoll erscheint, durch den Einsatz Neuer Medien zu nterstützen. Das Vorhaben wird bis zum Ende des Jahres 2003 laufen. Mit dieser Sammlung wollen wir nach etwa einjähriger Laufzeit die ersten Projektergebnisse vorstellen. Wir haben uns im Zeitplan des Projekts vorgenommen, gründlich über die verwendeten Konzepte und Lehrinhalte nachzudenken, die Frage der Plattformen gerade am Anfang nicht auszuklammern, aber auch zu überlegen, wie wir die Nachhaltigkeit unserer Entwicklungen schon während der Projektarbeit sichern können. Das alles und noch viel mehr ist in den Beiträgen dieser Sammlung diskutiert. Um von der Struktur gleichförmige Beiträge zu bekommen, haben wir eine grobe Gliederung vorgegeben, um gleichförmige Qualität zu erreichen, haben wir die Beiträge intern begutachten lassen; die Ergebnisse der Begutachtung sind in die vorliegenden Darstellungen eingeflossen