Metamodellierung als Instrument des Methodenvergleichs: eine Evaluierung am Beispiel objektorientierter Analysemethoden
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
1996
|
| Schriftenreihe: | Berichte aus der Betriebswirtschaft
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | X, 400 S. graph. Darst. |
| ISBN: | 3826554353 |
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Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis V
Tabellenverzeichnis IX
1 Einleitung 1
1.1 Problemstellung 1
1.2 Einordnung der Arbeit 3
1.3 Aufbau der Arbeit 5
2 Begriff des Metamodells 9
2.1 Einleitung _ 10
2.2 Sprache und Metasprache 17
2.3 Modell und Metamodell 19
2.4 Begriff des Metaisierungsprinzips 24
2.5 Beispiele für sprachbasierte ModeUhierarchien in der Informatik 28
2.5.1 Am IRDS Standaid orientierte Repository Architekturen 29
2.5.2 Compiler Compiler 31
2.5.3 Vergleichende Betrachtung der Beispiele 33
2.6 Allgemeine Merkmale sprachbasierter Modellhierarchien 34
2.6.1 Eigenschaften der Inter Ebenen Beziehungen 35
2.6.2 Population der Modellhierarchie 36
2.6.3 Umfang und Abgrenzung der Modellhierarchie 40
2.7 Metamodellierung in der Wirtschaftsinformatik 41
3 Mögliche Einsatzgebiete der Metamodellierung 49
3.1 Sichtenorientierte Softwareentwicklung 49
3.2 Transformationsbasierte Softwareentwicklung 5«
3.3 Werkzeuge in der Softwareentwicklung *5
3.3.1 Einleitung 65
3.3.2 CASE und verwandte Technologien 66
3.3.3 Hybride Werkzeuge 7*
3.3.4 Zusammenfassung 7*
3.4 Quantitative Aspekte des Software Engineerings. 7
3.5 Sonstige Einsatzgebiete und Zusammenfassung. 81
II
4 Metamodellbasierte Methodenvergleiche 85
4.1 Begriff der Methode als Gegenstand des Methoden Engineerings 85
4.1.1 Ãœbeiblick 85
4.1.2 Softwareprozeß Ebene 86
4.1.3 Technik Ebene 90
4.1.4 Methoden Ebene 93
4.2 Methodenvergleiche 98
4.2.1 Prinzip und Formen des Methodenvergleichs 98
4.2.1.1 Struktur und Phasen 98
4.2.1.2 Möglichkeiten der Gestaltung 102
4.2.1.3 Grundlegende Typen 111
4.2.2 Konzept metamodellbasierter Methodenvergleiche 113
4.2.3 Methodenvergleiche in der Literatur 116
5 Metamodellbasierter Methodenvergleich objektorientierter Analysemethoden 121
5.1 Koozipiening , 122
5.1.1 Untersuchungsgegenstand 122
5.1.1.1 Objektorientierte Methoden als Untersuchungsgegenstand von Methodenvergleichen 122
5.1.1.2 Vergleiche objektorientierter Methoden in der Literatur 124
5.1.1.3 Auswahl objektorientierter Analysemethoden für den vorliegenden Vergleich 127
5.1.2 Untersuchungsrahmen 130
5.1.2.1 Metasprache und Metametamodell 130
5.1.2.1.1 Anforderungen an eine ERM basierte Metasprache zum Methodenvergleich 130
5.1.2.1.2 Verwendete Metasprache und zugehöriges Metametamodell 132
5.1.2.1.3 Standardisierter Basiswortschatz und Ãœbersetzungsproblematik 141
5.1.2.1.4 Erfüllung der Anforderungen an eine Metasprache zum Methodenvergleich durch
den gewählten Ansatz 143
5.1.2.2 Einschränkung auf sprachbasierte konzeptionelle Metamodellierung 144
5.1.2.3 Gliederung des Untersuchungsrahmens und weitere Modellierungskonventionen 146
5.1.3 Einordnung bezüglich weiterer Gestaltungsmerkmale eines Methodenvergleichs 154
5.2 Bewertung 156
5.2.1 OOA nach Coad/Yourdon 156
5.2.1.1 Einführung 156
5.2.1.2 Vorgeschlagenes Vorgehen 157
5.2.1.3 Methodenarchitektur 157
5.2.1.3.1 Ãœberblick 157
5.2.1.3.2 Strukturierung der Modelle 159
5.2.1.3.3 Techniken der statischen Modellierung 16°
5.2.1.3.4 Techniken der dynamischen Modellierung 16°
5.2.1.4 Metamodell des statischen Bereichs 161
5.2.1.5 Metamodell des dynamischen Bereichs lfi7
III
5.2.2 OMT nach Rumbaugh et al 171
5.2.2.1 Einführung 171
5.2.2.2 Vorgeschlagenes Vorgehen 172
5.2.2.3 Methodenarchitektur 172
5.2.2.3.1 Ãœberblick 172
5.2.2.3.2 Stnikturierung der Modelle 173
5.2.2.3.3 Techniken der statischen Modellierung 174
5.2.2.3.4 Techniken der dynamischen Modellierung 175
5.2.2.4 Metamodell des statischen Bereichs 177
5.2.2.5 Metamodell des dynamischen Bereichs 187
5.2.2.5.1 Dynamikmodell 187
5.2.2.5.2 Funktionsmodell 197
5.2.2.6 Verknüpfung der Modelle 199
5.2.3 OSA nach Embley et al 201
5.2.3.1 Einführung 201
5.2.3.2 Vorgeschlagenes Vorgehen 202
5.2.3.3 Methodenarchitektur 203
5.2.3.3.1 Ãœberblick 203
5.2.3.3.2 Strukturierung der Modelle 204
5.2.3.3.3 Techniken der statischen Modellierung 205
5.2.3.3.4 Techniken der dynamischen Modellierung 205
5.2.3.4 Metamodell des statischen Bereichs 207
5.2.3.5 Metamodell des dynamischen Bereichs 219
5.2.3.5.1 Objekt Verhaltensmodell 219
5.2.3.5.2 Objekt Interaktionsmodell 231
5.2.4 OOAD nach Martin/Odell 237
5.2.4.1 Einführung 237
5.2.4.2 Vorgeschlagenes Vorgehen 238
5.2.4.3 Methodenarchitektur 239
5.2.4.3.1 Ãœberblick 239
5.2.4.3.2 Strakturierung der Modelle 240
5.2.4.3.3 Techniken der statischen Modellierung 241
5.2.4.3.4 Techniken der dynamischen Modellierung 241
5.2.4.4 Metamodell des statischen Bereichs 2«
5.2.4.5 Metamodell des dynamischen Bereichs M9
5.2.4.5.1 Ereignisschema 249
5.2.4.5.2 ObjektfluBdiagramm 257
5.2.5 OOSA nach Shlaer/MeUor 26°
5.2.5.1 Einführung 26°
5.2.5.2 Vorgeschlagenes Vorgehen 261
5.2.5.3 Methodenarchitektur 262
5.2.5.3.1 Ãœberblick 262
5.2.5.3.2 Stnikturierung der Modelle 262
5.2.5.3.3 Techniken der statischen Modellierung 264
5.2.5.3.4 Techniken der dynamischen Modellierung 264
IV
5.2.5.4 Metamodell des statischen Bereichs 266
5.2.5.5 Metamodell des dynamischen Bereichs 273
5.2.5.5.1 Zustandsmodell 273
5.2.5.5.2 Prozeßmodell 283
5.3 Auswertung...... .... 288
5.3.1 Auswahl der Auswertungskriterien 288
5.3.2 Auswertung auf Architekturmodellebene 290
5.3.3 Auswertung auf Metamodellebene 300
5.3.3.1 Statischer Bereich 300
5.3.3.2 Dynamischer Bereich 310
5.3.3.3 Abhängigkeiten zwischen den Bereichen 317
5.3.4 Zusammenfassung 321
6 Beurteilung der Metamodellierung als Instrument des Methodenvergleichs 325
6.1 Positive Aspekte 325
6.1.1 Vorzüge des Modellierens 326
6.1.2 Vorzüge der konzeptionellen Metamodellierung 331
6.2 Negative Aspekte und Probleme 332
6.2.1 Abgrenzungsprobleme zwischen den Modellierungsebenen und nicht darstellbare Sachverhalts 332
6.2.2 Anforderungen an Modellierungsvorlagen 334
6.2.3 Nähe zum Modelloriginal 335
6.2.4 Modellierungsaufwand 338
6.3 Weitere Untersuchungen 338
6.3.1 Erfahrungen mit Metamodellierung in studentischen Arbeiten 338
6.3.2 Mögliche zukünftige Arbeiten 343
6.4 Ansatzpunkte für Verbesserungen und weitergehende Verwendungsmöglichkeiten 343
6.4.1 Verwendung von Modellierungsmustern bei der Metamodellierung 343
6.4.2 Metamodellbasierte Vergleiche als Ausgangspunkt für projekt oder untemehmensspezifische
Methodenanpassungen 352
7 Zusammenfassung und Ausblick 356
Anhang I: Verwendete Notationen 358
Anhang n : Ausgewählte Vergleiche objektorientierter Analysemethoden 361
Anhang m : OMT Notation und Beispiele 369
Abkürzungsverzeichnis 376
Literaturverzeichnis 380
V
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1.1 1: Zielsetzungen der Arbeit 2
Abb. 1.2 1: Problembereiche des Methoden Engineerings 5
Abb. 1.3 1: Gedankenfluß der Arbeit 6
Abb. 2 1: Kapitelüberblick 9
Abb. 2.1 1: Metamodell eines ER basierten Modellierungsformalismus 11
Abb. 2.1 2: Metamodell zur Funktionsmodellierung 12
Abb. 2.1 3: Metamodellbeispiele 12
Abb. 2.3 1: Klassifikation von Modellen nach dem Abbildungsmittel 21
Abb. 2.3 2: Sprachbasierter Metamodellbegriff 24
Abb. 2.4 1: Prozeßbasierter Metamodellbegriff. 25
Abb. 2.4 2: Widersprüchlicher Metamodellbegriff durch gleichzeitige Verwendung
verschiedener Metaisierungsprinzipien 26
Abb. 2.4 3: ModeUhierarchie mit Datenflußdiagramm auf Ebene 0 27
Abb. 2.5 1: Übersicht über den ANSI IRDS Standard 29
Abb. 2.5 2: Prinzip des Compiler Compilers 31
Abb. 2.6 1: Modellhierarchie mit stark populierten Modellebenen 37
Abb. 2.6 2: Population der CC Modellhierarchie bei drei Programmen auf Ebene 0 37
Abb. 2.6 3: Arten der Population einer Modellhierarchie 40
Abb. 2.7 1: Begrifflichkeiten im Rahmen der type/token Unterscheidung 43
Abb. 2.7 2: Beispiel eines konzeptionellen und eines repräsentationeilen Metamodells 45
Abb. 2.7 3: Die beiden Extensionen der Modellebene 47
Abb. 3 1: Kapitelüberblick 49
Abb. 3.1 1: Idealisierte Typologie der Verknüpfungsstruktur im Großen 53
Abb. 3.1 2: Verhältnis der Sichten zueinander und zur betrachteten Miniwelt 54
Abb. 3.1 3: Sichten in der objektorientierten Modellierung 55
Abb. 3.2 1: Variabilität der Metamodelle über Phasen hinweg 57
Abb. 3.2 2: Sichtendurchgängigkeit über die Phasen hinweg bei
transformationsbasierten Ansätzen
Abb. 3.2 3: Direkte und indirekte (metamodellvariable) Restrukturierung bei zur Referenzzeit
instantiierten Modellen 63
Abb. 3.2 4: Indirekte (metamodellvariable) Restrukturierung der Entwicklungsstufe i
mit direkter metamodeUvariabler oder metamodellkonstanter Restrukturierung
auf Entwicklungsstufe i 1 65
Abb. 3.3 1: Beziehung zwischen MetaEdit, CASE Shell und Modellierungsebenen 69
Abb. 3.3 2: Mit mehreren Metamodellen populiertes MetaEdit 70
Abb. 3.3 3: Federated CASE Umgebung 71
Abb. 3.3 4: Modell der Aufbauorganisation des Vorgangssteuerungssystems WorkParty 74
Abb. 3.3 5: Modellierungsdimensionen bei Workflow Systemen 75
Abb. 3.3 6: Ansätze zur Flexibilisierung von Standardsoftware 77
Abb. 3.3 7: Kontinuum zur Einordnung hybrider Softwaresysteme *
Abb. 3.4 1: Dem Function Point Verfahren zugrundeliegendes vereinfachtes Metamodell 79
VI
Abb. 3.4 2: Metamodellbasierte Konstruktion von Schatzverfahren 80
Abb. 3.5 1: Singulärer und gesamtheitlicher (mengenbezogener) Fokus der Metamodellierung 82
Abb. 4 1: Kapitelüberblick 85
Abb. 4.1 1: Überblick über die wesentlichen Begriffe des Prozeß und Methoden Engineerings 86
Abb. 4.1 2: Wesentliche Zielsetzungen des Prozeß Engineerings 87
Abb. 4.1 3: Metaisierung von Softwareprozeßmodellen 88
Abb. 4.1 4: Wichtige Forschungsgebiete des Prozeß Engineerings 90
Abb. 4.1 5: Methoden vs. Prozeß Engineering 94
Abb. 4.2 1: Matrix Schema zur Veranschaulichung des prinzipiellen Aufbaus eines
Methodenvergleichs 99
Abb. 4.2 2: Komponenten eines Vergleichs 99
Abb. 4.2 3: Vier Quadranten Schema zur Charakterisierung der an der Bestimmung der
Merkmalsausprägungen beteiligten Personengruppen 107
Abb. 4.2 4: Einordnung des metamodellbasierten Vergleichs bzgl. der horizontal
und vertikal dominanten Formen 115
Abb. 5 1: Kapitelüberblick 121
Abb. 5.1 1: Variablen und bedingungsbasierte Formulierung von Kardinaütäten 133
Abb. 5.1 2: Beispiele für typische kardinalitätsbezogene Integritätsbedingungen 134
Abb. 5.1 3: Verwendung kardinalitätsbezogener Integritätsbedingungen im Zusammenhang
mit Spezialisierungshierarchien 134
Abb .5.1 4: Unzulässige Verwendung kardinalitätsbezogener Integritätsbedingungen im
Zusammenhang mit Spezialisierungshierarchien 135
Abb. 5.1 5: Beispiel für mathematische Restriktionen auf Kardinaütäten ohne Formulierung
expliziter Integritätsbedingungen 136
Abb. 5.1 6: Beispiele mit abhängigen und unabhängigen Variablen 136
Abb. 5.1 7: Beispiele für die korrekte Benutzung abhängiger Variablen 137
Abb. 5.1 8: Verwendung von Zuweisungen in Integritätsbedingungen 138
Abb. 5.1 9: Metametamodell 138
Abb. 5.1 10: Alternative Modellierung eines Metametamodellausschnitts 140
Abb. 5.1 11: Modellierung von Spezialisierungsstrukturen 140
Abb. 5.1 12: Gliederung des verwendeten Untersuchungsrahmens 146
Abb .5.1 13: Spezielle Modellierungskonventionen im Rahmen von Architektur
und Metamodellen 152
Abb. 5.2.1 1: OOA Archttekturmodell 158
Abb. 5.2.1 2: OOA Metamodell des statischen Bereichs 161
Abb. 5.2.1 3: OOA Detail Metamodell zur Generalisierung/Spezialisierung l65
Abb. 5.2.1 4: OOA Metamodell des dynamischen Bereichs i67
Abb. 5.2.2 1: OMT ArchitekturmodeU l73
Abb. 5.2.2 2: OMT Metamodell des statischen Bereichs 177
Abb. 5.2.2 3: OMT Detail Metamodell zur Generalisierung/Spezialisierung 184
Abb. 5.2.2 4: OMT Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Dynamikmodell 187
Abb. 5.2.2 5: OMT Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Funkdonsmodell 197
Abb. 5.2.3 1: OSA Architekturmodell 204
Abb. 5.2.3 2: OSA MetamodeU des statischen Bereichs 207
VII
Abb. 5.2.3 3: Beschränkung des gemeinsamen Auftretens in OSA 210
Abb. 5.2.3 4: OSA Detail Metamodell zur Generalisierung/Spezialisierung 213
Abb. 5.2.3 5: Verwandtschaft des Rollenbegriffs mit dem Spezialisierungsbegriff in OSA 215
Abb. 5.2.3 6: OSA Detail Metamodell zur Aggregation 216
Abb. 5.2.3 7: OSA Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Objekt Verhaltensmodell 219
Abb. 5.2.3 8: Teil Metamodell zur Zustandsverknüpfung mit fnstantiierungsbeispielen 224
Abb. 5.2.3 9: Notationsmöglichkeiten rekursiver Transitionen 226
Abb. 5.2.3 10: OSA Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Objekt Interaktionsmodell 231
Abb. 5.2.4 1: OOAD Architekturmodell 240
Abb. 5.2.4 2: OOAD Metamodell des statischen Bereichs 243
Abb. 5.2.4 3: OOAD Detail Metamodell zur Generalisierung/Spezialisierung 248
Abb. 5.2.4 4: OOAD Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Ereignisschema 249
Abb. 5.2.4 5: OOAD Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Objektflußdiagramm 257
Abb. 5.2.5 1: OOSA Architektormodell 262
Abb. 5.2.5 2: OOSA Metamodell des statischen Bereichs 266
Abb. 5.2.5 3: OOSA Detafl Metamodell zur Generalisierung/Spezialisierung 2â„¢
Abb. 5.2.5^: OOSA Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Zustandsmodell 273
Abb. 5.2.5 5: OOSA Teil Metamodell des dynamischen Bereichs: Prozeßmodell 2*3
Abb. 5.3 1: Konzept der Auswertung 289
Abb. 5.3 2: Reale Entität und ihre Entsprechung im Modell 303
Abb. 5.3 3: Zeitpunkt und zeitraumbezogene Betrachtung von Klassißkationskonzepten 306
Abb. 5.3 4: Klassifikation objektorientierter Programmiersprachen 308
Abb. 5.3 5: Ansätze zur statischen Modellierung und die mit ihnen korrespondierenden
Implementierungstechnologien Abb. 6 1: Kapitelüberblick 325
Abb. 6.1 1: Beispiele zur Veranschaulichung verschiedener Individuationsmöglichkerten
im Rahmen von Spezialisierungsstrukturen Abb. 6.1 2: Instantiierte Metamodellausschnitte zur Generalisierung bei verschiedenen ^
Individuationsmöglichkeiten Abb. 6.2 1: Festlegungen für Timer Objekte in OOSA 332
Abb. 6.2 2: OOSA Teil Metamodelle zum statischen Bereich Abb. 6.3 1: OSA Metamodell des statischen Bereichs im Vergleich von Folz/Schneider 342
Abb. 6.4 1: Muster für hierarchische Strukturen Abb. 6.4 2: Muster für rekursive Beziehungen Abb. 6.4 3: Spezialisierungsstrukturen als bipartiter Graph Abb. 6.4 4: Verknüpfungsmuster Abb. 6.4 5: Flexibilitätsgrade der prpjektspezifischen Methodenanpassung Abb. 6.4 6: Prozeß der modularen Methoden Konstruktion ^
Abb.I l; ERM Notation: Objekt und Beziehungstyp 36Q
Abb. 1 2: ERM Notation: Aggregation und Spezialisierung ¦ ^
Abb. II l; Die drei Hierarchieebenen des Vergleichsschemas nach Stein
Abb. II 2: Ergebnisse der Totalaggregation im Vergleich von Stein Abb.n 3: MetaprozeßmodeUierung im Vergleich von Goor, Hong, Brinkkemper: ^
Notation und Coad/Yourdon Beispiel
vm
Abb. II 4: Metadatenmodellierung im Vergleich von Goor, Hong, Brinkkemper:
Coad/Yourdon Beispiel 367
Abb. III l: Objektmodell Notation Teil 1 370
Abb. m 2: Objektmodell Notation Teil 2 371
Abb. ffl 3: Objektmodell Beispiel 371
Abb. m 4: Dynamikmodell Notation: Inter Objekt Verhahen (Ereignispfad und
Ereignisflußdiagramm) 372
Abb. in 5: Ereignispfaddiagramm Beispiel 372
Abb. III 6: Ereignisflußdiagramm Beispiel 373
Abb. III 7: Dynamikmodell Notation: Intra Objekt Veihalten (Zustandsdiagramm) 374
Abb. 1II 8: Zustandsdiagramm Beispiel 374
Abb. m 9: Funktionsmodell Notaticm(Datenflußdiagramm) 375
Abb. in 10: Datenflußdiagramm Beispiel 375
IX
Tabellenverzeichnis
Tab. 2.1 1: Exemplarische Auswahl möglicher Metamodelldefinitionen 14
Tab. 2.5 1: Ebenen der Modellierung bei Erzeugung eines P Compilers unter Verwendung
eines Compiler Compilers 32
Tab. 2.5 2: Ebenen der Modellierung bei der Erzeugung eines P Compilers mit MSP als
Zielsprache 33
Tab. 2.5 3: Anwendung des Stachowiak schen Frage Quadrupels auf konkrete
Modellhierarchien 34
Tab. 2.6 1: Formen der Modellverschiedenheit innerhalb einer Modellebene bei stark
populierten Modellhierarchien 3
Tab. 2.7 1: Ãœbliche Ausgestaltung von Modellhierarchien in der Wirtschaftsinformatik 41
Tab. 2.7 2: Obersicht über Begriffspaare zum Thema Intension/Extension 44
Tab. 4.1 1: Synoptische Abgrenzung von Prozeß , Methoden und Technik Ebene 97
Tab. 4.2 1: Phasen der Vergleichsdurchfuhrung 10°
Tab. 4.2 2: Abgrenzung vertikal und horizontal dominanter Vergleiche Hl
Tab. 4.2 3: Literaturüberblick zu Methodenvergleichen: horizontal und verukal
dominante Formen Tab. 4.2 4: üteraturüberblick zu Methodenvergleichen: metamodellbasierte und
nicht zuordenbare Formen Tab. 5.1 1: Entwicklungsstand objektorientierter Analysemethoden lz
Tab. 5.1 2: Lrteraturüberblick zu Vergleichen objektorientierter Methoden 126
Tab. 5.1 3: Übersicht über die im Vergleich berücksichtigten Methoden 129
Tab. 5.1 4: Berücksichtigung der ausgewählten Methoden in anderen Vergleichen 129
Tab. 5.1 5: Standardisierter Basiswortschatz der Metamodelle mit den zugehörigen
Bezeichnungen in der Originalliteratur Tab. 5.3 1: Grundlegende Formen von Strukturierungsmechanismen Tab 5.3 2: Strukturierungsmechanismen und Technikvielfalt bei den betrachteten Methoden 297
Tab. 5.3 3: Zulässigkeit bestimmter Spezialisierungsformen bei den einzelnen Methoden 301
Tab. 5.3 4: Klassifikationskonzept der Entity Relationship Modellierung und ^
objektorientierter Implementierungstechnologien Tab. 5.3 5: Speicherstrukturen in objektorientierten Datenbanksystemen nach Willsmre 3(W
Tab. 5.3 6: Formen dynamischer Modellierung Tab.5.3 7: Techniken zur Modellierung des Intra und Inter Objekt Verhaftens bei ^
zustandsbasierten Modellierungsansätzen T * 6.3 1: Studentische Arbeiten mit Verwendung von Metamodeüierung als Vergleichs ^
oder Dokumentationsinstrument ..
T k ...347
lab. 6.4 1: Vorkommnis des Hierarchiemusters 35Q
Tab. 6.4 2: Vorkommnis des Musters für rekursive Beziehungen Tab. 6.4 3: Vorkommnis des Verknüpfungsmusters 361
Tab D l: Aspekte einer objektorientierten Methode nach Stein
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