Modellbasiertes Prototyping: Entwicklung betrieblicher Anwendungssysteme auf der Basis von Metamodellen
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| Published: |
Wiesbaden
Dt. Univ.-Verl.
1995
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| Series: | DUV : Wirtschaftsinformatik
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis XIII
Tabellenverzeichnis XVII
Abkürzungsverzeichnis XIX
1 Einleitung 1
1.1 Themenstellung 1
1.2 Abgrenzung des Themas 3
1.3 Ziele der Arbeit 4
1.4 Stand der Forschung 5
1.5 Aufbau der Arbeit 6
2 Grundlegung 9
2.1 Betriebliche Anwendungssysteme 9
2.1.1 Begriffsdefinition 9
2.1.2 Merkmale der betrachteten Klasse von Anwendungssystemen 13
2.1.2.1 Interaktivität 13
2.1.2.2Datenbankbasierung 14
2.1.2.3 Geringe algorithmische Komplexität der Anwendungsfiinktionen 16
2.1.3 Einordnung, Klassifikation und Abgrenzung 17
2.2 Modellierung betrieblicher Anwendungssysteme 22
2.2.1 Grundkonzepte der Modellierung 22
2.2.2 Die 4 Ebenenarchitektur des IRDS als konzeptioneller Rahmen 24
2.2.2.1 Die 4 Ebenenarchitektur des IRDS 24
2.2.2.2 Bedeutung der Ebenen für die Modellierung 27
2.2.2.3 Statische und dynamische Komponenten in der Ebenenarchitektur 29
2.3 Modellarchitektur für Anwendungssysteme 33
2.3.1 Abgrenzung des Gegenstandsbereichs der Modellierung 33
2.3.2 Dimensionen der Modellarchitektur 34
2.3.2.1 Abstraktionsebenen 35
2.3.2.2 Sichten der Systembeschreibung 36
2.3.2.3 Individualisierungsgrad 38
2.3.3 Auswahl der Modellebenen 40
2.3.3.1 Fachliche Modellebene 40
2.3.3.2 Dv technische Modellebene 40
2.3.4 Auswahl der Sichten 41
2.3.4.1 Sichten auf fachlicher Modellebene 41
2.3.4.2 Sichten auf dv technischer Modellebene 42
2.3.5 Zusammenfassung zur Modellarchitektur 44
2.4 Entwicklung von Anwendungssystemen 45
2.4.1 Begriffliche Grundlagen 45
X
2.4.2 Lebenszyklus Modelle 47
2.4.2.1 Klassische Lebenszyklus Modelle 47
2.4.2.2 Defizite der klassischen Lebenszyklus Modelle 51
2.4.2.3 Evolutionärer Ansatz 53
3 Metamodelle für betriebliche Anwendungssysteme 57
3.1 Darstellung und Vorgehensweise 57
3.1.1 Auswahl des Meta Metamodells .57
3.1.2 Vorgehen beim Entwurf der Metamodelle 61
3.2 Metamodelle auf fachlicher Ebene 63
3.2.1 Daten 63
3.2.1.1 Auswahl der Modellierungsmethoden 63
3.2.1.2 Metamodell der Datensicht 66
3.2.1.2.1 Objekt und Beziehungstypen 66
3.2.1.2.2 Attribute und Wertebereiche 70
3.2.1.2.3 Integritätsbedingungen 71
3.2.1.2.4 Modellgliederung und Modellverdichtung 74
3.2.1.2.5 Integriertes Metamodell der Datensicht 76
3.2.2 Funktionen 77
3.2.2.1 Auswahl der Modellierungsmethoden 77
3.2.2.2 Metamodell der Funktionssicht 78
3 2.2.2.1 Funktionale Dekomposition 78
3.2.2.2.2 Zielstruktur 82
3.2.2.2.3 Aufbauorganisation und Kompetenz 84
3.2.2.2.4 Spezifikation von Elementarfunktionen 85
3.2.2.2.5 Integriertes Metamodell der Funktionssicht 88
3.2.3 Prozesse g9
3.2.3.1 Auswahl der Modellierungsmethoden ZZZZ Z Z . 89
3.2.3.2 Metamodell der Prozeßsicht 90
3.2.3.2.1 Präzedenzstrukturen ...90
3.2.3.2.2 Ereignisse 92
3.2.3.2.3 Integriertes Metamodell der Prozeßsicht 94
3.3 Metamodelle auf dv technischer Ebene 95
3.3.1 Datenbank 95
3.3.1.1 Auswahl der Modellierungsmethoden. . .^Z. . . l .^l ZZl^Z^Zl Z. . . . l.96
3.3.1.1.1 Begründung der Wahl relationaler Datenbanken 96
3.3.1.1.2 SQL als Standard für relationale Datenbanken 98
3.3.1.2 Metamodell der Datenbankkomponente 101
3.3 1.2.1 Datendefinition 101
3.3.1.2.2 Datensichten 106
3.3.1.2.3 Konstrukte zur Integritätssicherung Z...ZZZ 107
3.3.1.2.4 Trigger 113
3.3.1.2.5 Integriertes Metamodell der Datenbankkomponente ZZZ.ZZZZ. 116
XI
3.3.2 Verarbeitungsfiinktionen 117
3.3.2.1 Auswahl der Modellierungsmethoden 118
3.3.2.1.1 Modellierung der Verarbeitungsfiinktionen 118
3.3.2.1.2 Schnittstelle zur Datenbankkomponente 119
3.3.2.2 Metamodell der Verarbeitungsfunktionen 123
3.3.2.2.1 Intermodulstruktur 123
3.3.2.2.2 Datentypen, Variablen und Konstanten 126
3.3.2.2.3 Intramodulstruktur 130
3.3.2.2.4 Ausdrücke und Bedingungen 138
3.3.2.2.5 Schnittstelle zur Datenbankkomponente 139
3.3.2.2.6 Integriertes Metamodell der Verarbeitungsfunktionen 142
3.3.3 Benutzerschnittstelle 144
3.3.3.1 Auswahl der Modellierungsmethoden 144
3.3.3.1.1 Auswahl und Merkmale graphischer Benutzerschnittstellen 144
3.3.3.1.2 Architekturmodell für Benutzerschnittstellen 145
3.3.3.1.3 Standards für Benutzerschnittstellen 148
3.3.3.1.4 Merkmale der Benutzerschnittstellen betrieblicher Anwendungssysteme 150
3.3.3.2 Metamodell der Benutzerschnittstelle 151
3.3.3.2.1 Anwendung und Anwendungsobjekte 151
3.3.3.2.2 Dialogsteuerung 153
3.3.3.2.3 Dialogbausteine 159
3.3.3.2.4 Schnittstellen zu Datenbank und Verarbeitungsfunktionen 163
3.3.3.2.5 Integriertes Metamodell der Benutzerschnittstelle 163
3.4 Integration der fachlichen und dv technischen Ebene 165
3.4.1 Beziehungen zwischen Datensicht und dv technischer Ebene 165
3 4.2 Beziehungen zwischen Funktionssicht und dv technischer Ebene 169
3 4 3 Beziehungen zwischen Prozeßsicht und dv technischer Ebene 171
4 Modellbasiertes Prototyping 173
4.1 Prototypingorientiertes Lebenszyklus Modell 173
4.1.1 Begriffliche Abgrenzungen 173
4.1.2 Klassifikationsschema für Prototyping An Sätze 177
4.1.2.1 Zweck des Prototyping 178
4.1.2.2 Verhältnis von Prototyp und Anwendungssystem 180
4.1.2.3 Umfang des Prototyps 181
4.1.2.4 Einordnung in ein Lebenszyklus Modell 183
4.1.2.5 Zusammenfassung zum Klassifikationsschema 185
4.1.3 Einordnung und Bewertung bestehender Ansätze 186
4.1.3.1 Synopse bestehender Ansätze 186
4.1.3.2 Bewertung 188
4.1.4 Der Ansatz des modellbasierten Prototyping 188
4.1.4.1 Rapid Prototyping als Ansatzpunkt 188
4.1.4.2 Integration von Rapid Prototyping und evolutionärem Ansatz 191
XII
4.1.4.3 Die Rolle der Modelle im Entwicklungsprozeß 194
4.1.4.4 Abgrenzung zu ähnlichen Ansätzen 196
4.2 Das Vorgehensmodell 198
4.2.1 Modellbildung und Modellvalidierung 198
4.2.1.1 Vorstudie 198
4.2.1.2 Prototyping 200
4.2.1.2.1 Bildung von Teilsystemen 200
4.2.1.2.2 Modellentwurf 201
4.2.1.2.3 Modellevaluation 204
4.2.1.3 Versionierung 207
4.2.1.4 Wartung und Revision 207
4.2.2 Partizipation im Vorgehensmodell 208
4.2.2.1 Formen der Partizipation 208
4.2.2.2 Bewertung der Partizipationsformen 210
4.2.3 Planung und Kontrolle 212
5 Instrumentelle Unterstützung 217
5.1 Architektur einer repository basierten Entwicklungsumgebung 217
5.2 Ein Repository als Werkzeug zur Verwaltung von Metadaten 220
5.2.1 Repository Standards 221
5.2.2 Das Meta Informationsmodell des Repository 223
5.2.3 Das Informationsmodell des Repository 224
5.2.3.1 Mögliche Inhalte eines Repository 225
5.2.3.2 Integration von Metamodellen 226
5.2.4 Funktionale Anforderung an ein Repository 227
5.2.5 Vorschlag einer repository basierten Architektur 230
5.2.5.1 Hardware Plattformen für ein Repository 230
5.2.5.2 Einbettung des Repository in den Entwicklungsprozeß 234
5.3 Werkzeuge zur interaktiven Entwicklung durch Prototyping 236
5.3.1 Werkzeuge für die fachliche Modellierung 236
5.3.2 Werkzeuge für die dv technische Modellierung 238
5.3.2.1 Data Dictionary System 238
5.3.2.2 Funktionseditor 240
5.3.2.3 Oberflächen Entwurfswerkzeuge .241
5.3.2.4 Anwendungsanimator ....242
5.3.2.5 Anwendungsgenerator 244
5.3.3 Werkzeuge zur Modelltransformation 244
5.3 4 Prozeßbegleitende Werkzeuge 245
6 Zusammenfassung und Ausblick 247
Literaturverzeichnis 249
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Anpassung der Anwendungssysteme an sich ändernde Anforderungen 2
Abbildung 2: Statischer und dynamischer Aspekt der Untersuchungen 5
Abbildung 3: Gedankenfluß der Arbeit 8
Abbildung 4: Begriff des Anwendungssystems 9
Abbildung 5: Spektrum der DV Unterstützung im Unternehmen 17
Abbildung 6: Ebenen integrierter Anwendungssysteme 19
Abbildung?: Stabilität von Daten, Funktionen und Prozessen 21
Abbildung 8: Die vier Ebenen des IRDS Standards 25
Abbildung 9: Trennung zwischen statischen und dynamischen Komponenten 30
Abbildung 10: Statische Betrachtung der Anwendungsmodelle 31
Abbildung 11: Dynamische Betrachtung der Metamodelle 31
Abbildung 12: Dynamische Betrachtung der Meta Metamodelle 32
Abbildung 13: Abgrenzung der spezifischen Modelle im CFMOSA Rahmenwerk 39
Abbildung 14:3 Komponentenmodell für betriebliche Anwendungssysteme 43
Abbildung 15: Modellarchitektur zur Beschreibung von Anwendungssystemen 44
Abbildung 16: Das Wasserfallmodell nach BOEHM 50
Abbildung 17: Evolutionäre Entwicklung 54
Abbildung 18: Reaktionsmöglichkeit auf geänderte Zielsetzung 55
Abbildung 19: Das Meta Metamodell 60
Abbildung 20: Vorgehen beim Entwurf der Metamodelle 61
Abbildung 21: Teilmodell Objekt und Beziehungstypen 66
Abbildung 22: Teilmodell Attribute und Wertebereiche 70
Abbildung 23: Teilmodell Integritätsbedingungen 72
Abbildung 24: Teilmodell Modellgliederung und Modellverdichtung 75
Abbildung 25: Metamodell der Datensicht auf fachlicher Ebene 76
Abbildung 26: Teilmodell funktionale Dekomposition 79
Abbildung 27: Zusammenhang zwischen Funktionsbaum und Zielhierarchie 82
Abbildung 28: Teilmodell Zielstruktur 83
Abbildung 29: Teilmodell Aufbauorganisation und Kompetenz 84
Abbildung 30: Teilmodell Elementarfunktionen 86
Abbildung 31: Metamodell der Funktionssicht auf fachlicher Ebene 88
Abbildung 32: Teilmodell Präzedenzstruktur 90
Abbildung 33: Beispiel einer Zustandsmodellierung 91
Abbildung 34: Teilmodell Ereignissteuerung 93
XIV
Abbildung 35: Metamodell der Prozeßsicht auf fachlicher Ebene 94
Abbildung 36: ANSI/SPARC Architekturmodell für Datenbanksysteme 95
Abbildung 37: Übersicht über die SQL Standards 100
Abbildung 38: Teilmodell Datendefinition 102
Abbildung 39: Teilmodell Integritätsbedingungen 108
Abbildung 40: Teilmodell Trigger 114
Abbildung 41: Metamodell der Datenbankkomponente auf dv technischer Ebene 116
Abbildung 42: Teilmodell Intermodulstruktur 125
Abbildung 43: Teilmodell Datentypen und Variablen 129
Abbildung 44: Steuerungskonstrukte der strukturierten Programmierung 131
Abbildung 45: Darstellung einer Funktion in der Blockstruktur 133
Abbildung 46: Teilmodell Intramodulstruktur 135
Abbildung 47: Teilmodell Ausdrücke und Bedingungen 139
Abbildung 48: Teilmodell Datenbankschnittstelle 140
Abbildung 49: Metamodell der Verarbeitungsfünktionen auf dv technischer Ebene 143
Abbildung 50: Das Seeheim Modell für Benutzerschnittstellen 145
Abbildung 51: Trennung zwischen Anwendungskomponente und Benutzerschnittstelle 147
Abbildung 52: Teilmodell Anwendung und Anwendungsobjekte 152
Abbildung 53: Beispiel für die modellierte Benutzerschnittstelle 153
Abbildung 54: Beispiel eines Interaktionsgraphen 154
Abbildung 55: Beispiel eines Dialognetzes 156
Abbildung 56: Teilmodell Dialogsteuerung 159
Abbildung 57: Teilmodell Dialogbausteine 161
Abbildung 58: Metamodell der Benutzerschnittstelle auf dv technischer Ebene 164
Abbildung 59: Abhängigkeiten zwischen fachlichen und dv technischen Sichten 165
Abbildung 60: Beziehungen zwischen Datensicht und dv technischer Ebene 168
Abbildung 61: Beziehungen zwischen Funktionssicht und dv technischer Ebene 170
Abbildung 62: Beziehungen zwischen Prozeßsicht und dv technischer Ebene 172
Abbildung 63: Vorgehensweise beim Prototyping 175
Abbildung 64: Einteilung von Prototypendefinitionen nach HALLMANN 176
Abbildung 65 horizontaler und vertikaler Prototyp 182
Abbildung 66: Prototyping als Methode innerhalb des klassischen Softwarelebenszyklus 183
Abbildung 67: Prototyping als iterativer Herstellungsprozeß 184
Abbildung 68: Prototyping als Lebenszyklus Modell 185
Abbildung 69: Klassifikationsschema für Prototyping Ansätze 185
Abbildung 70: Integration von Rapid Prototyping in den evolutionären Ansatz 192
XV
Abbildung71: Prototypen und Systemversionen im Lebenszyklus 193
Abbildung 72: Modellbildung im Entwicklungsprozeß 195
Abbildung 73: Kl unterstützte transformationeile Softwareentwicklung 197
Abbildung 74: Hilfsmittel zur Modellevaluation 205
Abbildung 75: Partizipationsgrade zur Definition des Ausmaßes der Beteiligung am
Entscheidungsprozeß 210
Abbildung 76: Planungshorizont auf strategischer Ebene 213
Abbildung 77: Architektur einer repository basierten Entwicklungsumgebung 218
Abbildung 78: Einordnung eines Repository in die Ebenen des IRDS Standards 221
Abbildung 79: Abgrenzung verschiedener Repository Inhalte 226
Abbildung 80: Host basierte, zentralisierte Repository Architektur 231
Abbildung 81: Zweistufige Repository Architektur mit zentralem und lokalen Repositories. 232
Abbildung 82: Server Repository in einem lokalen Netzwerk mit zentralem Unternehmens
Repository 233
Abbildung 83: Repository Architektur zur Anwendungsentwicklung 234
Abbildung 84: Datenmodellierung mit dem E R Modellierer von GRID 23 7
Abbildung 85: Metamodell zur Beschreibung DBMS spezifischer Informationen für das
Data Dictionary System 239
Abbildung 86: NASSI/SHNEIDERMAN Funktionseditor von GRID 241
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Darstellung einer Verarbeitungsfunktion in der 4 Ebenenarchitektur 27
Tabelle 2: Merkmale der verwendeten Modelle 29
Tabelle 3: Abstraktionsebenen der verschiedenen Modellierungsansätze 35
Tabelle 4: Die Sichten der verschiedenen Modellierungsansätze 38
Tabelle 5: Gegenüberstellung des klassischen und evolutionären Lebenszyklus Modells 56
Tabelle 6: Symbole für die Beziehungskardinalitäten in der (l,c,m) Notation 60
Tabelle 7: Klassifikation verschiedener Entity Relationship Ansätze 65
Tabelle 8: Begriffe des relationalen Modells und ihre Entsprechungen in der Datenbank¬
terminologie 98
Tabelle 9: Datentypen unter SQL/92 105
Tabelle 10: Beispiele für Integritätsregeln in SQL 112
Tabelle 11: Synopse bestehender Prototyping Ansätze 187
Tabelle 12: Gegenüberstellung von Rapid Cyclic und Rapid Specification Prototyping 190
Tabelle 13: Kriterien zur Auswahl der Dialogelemente für Datenelemente 203
Tabelle 14: Klassifikation der Ergebnisse von Benutzbarkeitstests 207
Tabelle 15: Beispiele für Zustände der Modelle zur qualitativen Kontrolle 215
Tabelle 16: Projektplanung mit Hilfe von Referenzlinien 215
Tabelle 17: Inhalte der Repository Standards 223
Tabelle 18: Abdeckung der funktionalen Anforderungen durch Repository Standards 230
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