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Universität Dortmund

Universität Dortmund
Lehrstuhl für Software-Technologie
Lehrgebiet Software-Technologie 

Prof. Dr. Ernst-Erich Doberkat

 

Arbeitsschwerpunkte

Frühe Phasen der Softwarekonstruktion

Der Lebenszyklus eines Softwareprodukts beginnt mit der Analyse der Anforderungen. Bereits diese Analyse ist nicht-trivial, wenn der Abnehmer des Systems die Anforderungen entweder nicht genau kennt, oder sie nicht in hinreichendem Detail beschreiben kann (u.a. weil die Kommunikation schwierig ist). Dies kann in Systemen resultieren, die nicht so arbeiten, wie sie sich der Abnehmer wünscht. Wir versuchen, die Anforderungsanalyse durch Prototyping in einer Programmiersprache auf sehr hohem Niveau zu unterstützen. Wo dies nicht möglich oder nicht sinnvoll erscheint, versuchen wir, konventionelle Zugänge zur Analyse und zum Entwurf (wie z.B. OMT) durch Prototyping zu ergänzen. Die Sprache ProSet, die zunächst unser Vehikel zum Prototying ist, entstand in Anlehnung an die mengenorientierte Sprache SETL. Sie wurde von uns implementiert und im Hinblick auf die folgenden Aspekte untersucht:

  • Erweiterung um parallele Konstrukte zur generativen Kommunikation: das führte zu ProSet-Linda,
  • das Typsystem: die Sprache ist schwach getypt, damit sind Methoden zur Typinferenz wünschenswert,
  • die interaktive Gestaltung von Benutzungsoberflächen,
  • die Animation von Programmen zur Überprüfung der korrekten Abbildung von Nutzerwünschen in Programm-Konstrukte,
  • formale Erweiterung des Entwurfsprozesses: dies führte zu einer Beschreibung und Untersuchung zustandsbasierten Spezifizierens.

     

Spezielle Aspekte der Anforderungsanalyse

Hier ist die Integration von heterogenen Informationssystemen innerhalb von Organisationen wichtig, besonders dann, wenn die beteiligten Teilsysteme (legacy systems) weitgehend ihre Autonomie bewahren sollen. In diesem Zusammenhang ist die programmiertechnische Umsetzung mit Middleware-Systemen, wie z.B. CORBA von großem praktischen Interesse. Ein Anwendungsbereich für diese Überlegungen, mit dem wir uns zur Zeit besonders befassen, sind Informationssysteme in Krankenhäusern.

Entwicklung und Verwaltung von Hyperdokumenten

Hyper- und Multimediasysteme sind u.a. Kollektionen komplexer Dokumente, deren Entwurf und Pflege ähnlichen Problemen unterliegt wie die Kollektion der Komponenten eines nicht-trivialen Programmsystems. Besonderen Augenmerk richten wir zur Zeit auf die folgenden Probleme:

  • objektorientierte Spezifikationsmethoden für Architektur und Durchlaufverhalten von Hypermediasystemen,
  • Beschreibung der Semantik objektorientiert spezifizierter Hypermediasysteme,
  • Entwicklung einer Entwicklungsumgebung für Hypermediasysteme in Anlehnung an Methoden wie OMT oder Objectory,
  • Nutzung der konzeptionellen Überlegungen in konkreten Anwendungsbereichen: gegenwärtig laufen am Lehrstuhl zwei von Umweltbehörden finanzierte Vorhaben, die sich mit der Konstruktion von Umweltberichten aus Umweltdatenbanken unter Berücksichtigung von Nutzwünschen befassen.

     

Client-Server-Architekturen

Die Neukonzeption eines bundesweiten Meßnetzes zur Erfassung nicht-natürlicher Radioaktivität (IMIS) erfordert Überlegungen zu Client/Server-Architekturen im Zusammenhang mit Weitverkehrsnetzen. Das Meßnetz wird von einer oberen Bundesbehörde betrieben, es sind bundesweit etwa 2500 Meßstellen zu berücksichtigen, die von Landesmeßämtern, Bundesämtern etc. betrieben werden. Insgesamt wird sich im Endausbau eine Menge von etwa zwanzig Clustern eregeben, die über die Bundesrepublik verteilt sind. Jeder Cluster besteht aus mindestens einem Fileserver und zugeordneten Arbeitsplätzen, also PCs unter Windows NT. Die Planungen sind gegenwärtig soweit gediehen, daß wir gemeinsam mit dem Institut für Kernenergetik an der Universität Stuttgart in einer ersten Prototyping-Phase die Anforderungen an eine verteilte Datenbank experimentell validieren können, sofern nur wenige Cluster vorhanden sind. In einer zweiten Phase werden mehr und größ ere Cluster zur Konfiguration hinzugenommen, um unter realen Bedingungen die Tauglichkeit der Architektur, das Zusammenspiel der heterogenen Softwarekomponenten und die Arbeit mit der Datenbank zu validieren.

Multimediale Lernsysteme

Multimediale Systeme gewinnen bekanntlich für die Ausbildung inner- und außerhalb der Universität an Bedeutung. Wir sehen, daß der Entwurf solcher Systeme gewissen Mustern folgen könnten, die -analog zu den Entwurfsmustern des objektorientierten Entwurfs- Designwissen verkapseln und kodifizieren. Die Sammlung und die Klassifikation solcher Muster soll zunächst exemplarisch erfolgen. Unsere Überlegungen werden gegenwärtig in zwei Vorhaben umgesetzt:

  • Industriemeister 2000: Schaffung einer Kollektion von Lerneinheiten zur Ausbildung von Industriemeistern in Physik und Chemie,
  • Altenberger Dom: Erfassung baugeschichtlich relevanter Zusammenhänge an einem gotischen Bauwerk von europäischem Rang, also mit einer ausgeprägten bauhistorischen Vielfalt.

Werkzeuge für die Programmierausbildung

Wir beginnen seit dem WS 1994/95 die Anfängerausbildung mit einer objektoriertierten Sprache (BETA). Im Dortmunder Curriculum ist die Grundvorlesung Programmierung I eng auf das Software-Praktikum (SoPra) bezogen. Also mußte eine Entwicklungsumgebung konstruiert werden, die den objektorientierten Entwurf ermöglicht, der dann wiederum in BETA realisiert werden kann. Auf der Basis der Methode BON (Business Object Notation) von K. Walden et al. haben wir mit Hilfe des Koblenzer Graph Generators KOGGE eine Umgebung implementiert und mehrfach erprobt, die das SoPra unterstützt.

Theoretische Fragestellungen

  • Zähltheorie: die Anwendung erzeugender Funktionen für kombinatorische Probleme wird gelegentlich dazu herangezogen, die asymptotische Entwicklung der zu zählenden Größen (etwa nach der Methode von Darboux) zu finden.
  • algebraische Spezifikationen. Erweiterte ER-Diagramme stellen ein beliebtes Hilfsmittel dar, Daten zu modellieren. Unser Interesse daran stammt aus dem Bereich des Software Prototying, bei dem wir den Eindruck hatten, daß die Datenmodellierung im Vergleich zur funktionalen Modellierung zu kurz kam. Wir haben eine Methode entwickelt, mit deren Hilfe aus der Darstellung eines ER-Diagramms eine algebraische Spezifikation, oder Programmtext z.B. in ProSet automatisch gewonnen werden kann.
  • stetige Graphen. Stetige Veränderungen von Graphen werden gelegentlich durch Graphgrammatiken modelliert. Wir modellieren Zugang durch einen topologischen Ansatz, um Aufschluß über die zugrundeliegenden Strukturen zu bekommen. Hiervon versprechen wir uns ein vertieftes Verständnis von Graphoperationen, die für die Modellierung der Dynamik von Benutzungsoberflächen multimedialer Systeme von Interesse sein könnte.

     

Projekte

Einige der o.a. Vorhaben werden extern gefördert:

  1. HUDA (Hypermediatechnik für Umweltdaten), gefördert durch das Umweltbundesamt, Kooperation u.a. mit dem FAW in Ulm und dem FZI in Karlsruhe,
  2. AKUT (Aktuelle Umwelttexte), gefördert durch das Umweltministerium in Düsseldorf
  3. IMIS (Integriertes Immissionsschutzsystem), gefördert durch das Bundesamt für Strahlenschutz, Kooperation mit dem Institut für Kernenergetik an der Universität in Stuttgart
  4. Industriemeister 2000, gefördert durch das nordrhein-westfälische Wirtschaftsministerium, Kooperation mit der IHK zu Dortmund, der Bildungs-GmbH des DIHT, Bonn, o.tel.o, Bochum
  5. Altenberger Dom, gefördert durch den Universitätsverbund Multimedia. Kooperation mit dem Lehrstuhl für Baugeschichte an der Universität Dortmund.

     

Veröffentlichungen

  1. S. Dißmann, Objektorientierung als Schwerpunkt in der Software-Technik-Ausbildung, In Software-Engineering an Hochschulen SEUH 95, Teubner-Verkag, 1995, 119 - 128
  2. S. Dißmann, Integration of Process Management and Development History Recording. In Proc. Asia-Pacific Soft. Eng. Conf. 1995, Brisbane, 468 - 477 (mit V. Gruhn, D. Ohrndorf)
  3. E.-E. Doberkat, Generating an Algebraic Specification from an ER Model, Int. J. Softw. and Knowl. Eng. (im Druck)
  4. E.-E. Doberkat, Graph Rewriting is Uniformly Continuous Forschungsbericht, Fachbereich Informatik, Universität Dortmund, Dez. 1997
  5. E.-E. Doberkat, A Language for Specifying Hypermedia SystemsSoftware - Concepts and Tools, 17 (1996), 56 - 71
  6. E.-E. Doberkat, S. Dißmann, Einführung in die objektorientierte Programmierung mit BETA, Addison-Wesely, Bonn, 1996
  7. E.-E. Doberkat, F. Schmidt, Ch. Veltmann, Reengineering the German Integrated Radiation Measurement System, in R. Denzer et al (Hrsg.): Proc. Second International Workshop on Environmental Software Systems, Whistler, BC, Chapman & Hall, 1997, 182 - 189 [Best Technical Paper]
  8. E.-E. Doberkat (Hrsg.): Sonderheft Software Engineering, Informatik: Forschung und Entwicklung 12 (3), 1996
  9. W. Hasselbring, Combining OMT with a Prototyping Approach, erscheint in The Journal of Systems and Software (mit A. Kröber)
  10. W. Hasselbring, Federated Integration of Replicated Information within Hospitals, erscheint in International Journal on Digital Libraries
  11. H. G. Sobottka, Modell eines computergestützten Qualitätssicherungssystems in der Verbrennungsintensivtherapie, Langebecks Archiv für Chirurgie, 381, 3, 1996, 155 - 159 (mit N. Pallua, R. Giesecke, H.-G. Machens, A. Berger)

     

Kontaktadresse:

Prof. Dr. Ernst-Erich Doberkat
Fachbereich Informatik
Lehrstuhl für Software-Technologie
Baroper Str. 301, 44227 Dortmund
Tel.: (0231) 755-2780, Fax: -2061
doberkat@ls10.informatik.uni-dortmund.de