Objektorientierter Entwurf eines flexiblen Workflow-Management-Systems

Zusammenfassung.   Dieser Beitrag enth?lt die wesentlichen konzeptionellen überlegungen zur Entwicklung eines flexiblen Workflow-Management-Systems. Ausgehend von einer Diskussion m?glicher Modellierungsalternativen wird unter Verwendung objektorientierter Modellierungstechniken ein Workflow-Meta-Schema entwickelt, das die relevanten Entit?ten klassifiziert und ihre Beziehungen abbildet. Anhand eines Beispiels werden die getroffenen Entwurfentscheidungen ausführlich begründet. Schlie?lich werden Zust?nde und Zustandsüberg?nge von Workflow-Instanzen beschrieben, und es wird diskutiert, wie dynamische Ver?nderungen von Workflows zur Laufzeit durchgeführt werden k?nnen, um laufende Workflows dynamisch an ver?nderte Umweltbedingungen anzupassen. Eingegangen am 20. Dezember 1997 / Angenommen am 24. Juli 1998     

Integration und Suche in digitalen Bibliotheken: Ein logikbasierter Ansatz

Zusammenfassung.   In diesem Beitrag wird eine „digitale Bibliothek” definiert als informationelle Umgebung, in der in integrierter Form verteilte Informationsquellen zug?nglich sind. Die Suche ist normalerweise ein interaktiver Proze?, in dem verfügbare Informationen in unterschiedlichen Formaten und in unterschiedlichen Kontexten benutzt werden. Ein wichtiges Forschungsthema im Bereich digitaler Bibliotheken ist daher der Entwurf anwendungsspezifischer Methoden für den Zugang zu heterogenen Wissensquellen, die sich bzgl. Thema, Format, Verfügbarkeit, Qualit?t und vieler anderer Eigenschaften stark unterscheiden k?nnen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, müssen die eingesetzten Information-Retrieval-Systeme eine sehr pr?zise Suche erm?glichen. Dabei reicht es nicht aus, lediglich Dokumente und Daten nachzuweisen, vielmehr müssen die gefundenen Informationen im Kontext des Informationsbedarfs des Benutzers eingebunden sein. Für diese Aufgabe schlagen wir Retrieval-Methoden vor, die auf abduktiver Logik basieren. Eingegangen am 19. Januar 1998 / Angenommen am 28. Juli 1998     

Verteilte Metadatenverwaltung und Anfragebearbeitung für Internet-Datenquellen

Zusammenfassung.   Wir pr?sentieren in dieser Arbeit das ObjectGlobe-System, ein offenes und verteiltes Anfragebearbeitungssystem auf Internet-Datenquellen. ObjectGlobe erweitert die begrenzten F?higkeiten des Internets bezüglich Anfragebearbeitung, indem es einen offenen Marktplatz schafft, in dem eine Vielzahl von Anbietern Rechenzeit, Daten und Anfrageoperatoren bereitstellen. Den Schwerpunkt dieses Beitrags bildet die im Rahmen des ObjectGlobe-Projekts entwickelte Metadatenverwaltung MDV, ein verteiltes Metadaten-Management-System. Es besitzt eine 3-schichtige Architektur und unterstützt Caching und Replikation in der Mittelschicht, so dass Anfragen lokal ausgewertet werden k?nnen. Benutzer spezifizieren die Informationen, die sie ben?tigen und die repliziert werden, mit Hilfe einer besonderen Regelsprache. Um Replikate aktuell zu halten und die Replikation von neuen und relevanten Informationen anzusto?en, verwendet das MDV-System einen neuartigen Publish & Subscribe-Algorithmus. Wir beschreiben diesen Algorithmus im Detail und zeigen, wie er mit Hilfe eines normalen relationalen Datenbanksystems implementiert werden kann. Eingegangen am 19. November 2001 / Angenommen am 30. Juli 2002     

Probleme und Konzepte software-ergonomischer Beratung am Beispiel eines Informationssystems im World Wide Web (WWW)

Zusammenfassung. Die vorliegende Arbeit gibt Einblick in ein software- ergonomisches Beratungsprojekt zur Entwicklung eines internetbasierten Informationssystems. Sie beschreibt projektspezifische Probleme und die darauf aufbauende Konzeption des Beratungsprojekts. Es galt, insbesondere drei Problembereiche zu berücksichtigen: (1) Zusammenarbeit von Software-Entwicklern und Ergonomen, (2) Integration von Grundprinzipien software-ergonomischer Gestaltung in ein klassisches Vorgehensmodell der Software-Entwicklung (V-Modell) und (3) Wahl des Zeitpunkts für den Beginn der Beratung. Der konkrete Beratungsproze? unterteilte sich in drei Phasen: Analyse, Gestaltung und Bewertung des Informationssystems. In jeder dieser Phasen kamen verschiedene software-ergonomische Methoden (Schriftliche Benutzerbefragung, Gebrauchstauglichkeitsstudien etc.) zum Einsatz, die an die Bedingungen des Projektes angepa?t wurden. Der besondere Schwerpunkt lag dabei auf der Analysephase. Eingegangen am 23. November 1998 / Angenommen am 25. M?rz 1999     

Ein graphbasiertes Managementsystem für dynamische Entwicklungsprozesse

Zusammenfassung. Wir pr?sentieren ein Managementsystem, das insbesondere hinsichtlich der Dynamik von Entwicklungsprozessen über die Funktionalit?t kommerzieller Systeme zum Projektmanagement, Workflowmanagement und Engineering Data Management hinausgeht. AHEAD (Adaptable and Human-CenteredEnvironment for the MAnagement of Development Processes) unterstützt die Koordination von Entwicklern durch integriertes Management von Produkten, Aktivit?ten und Ressourcen. Für das Management von Aktivit?ten werden dynamische Aufgabennetze angeboten, die sich durch nahtloses Verschr?nken von Planen, Analysieren und Ausführen auszeichnen. Alle Managementdaten (z.B. Aufgabennetze, Versionshistorien oder Produktkonfigurationen) werden intern in einheitlicher Weise durch Graphen repr?sentiert. Managementwerkzeuge werden aus einer formalen Spezifikation generiert, die auf programmierten Graphersetzungsregeln basiert. Eingegangen am 9. Juni 2000 / Angenommen am 20. M?rz 2001     

Qualit?tsziele und Testaufgaben im Internet

Zusammenfassung. In diesem Artikel werden die für Internet-Anwendungen relevanten Qualit?tsziele und die sich daraus ergebenen Qualit?tssicherungs- (QS-) und Testaufgaben dargestellt. Zun?chst werden die besonderen Architekturmerkmale von Internet-Anwendungen, sofern sie Einflu?auf die QS haben, erl?utert. Auf der Basis eines in der Praxis bew?hrten generellen Vorgehens für die Qualit?tssicherung und den Test bei der Software-Anwendungsentwicklung werden dann spezielle Vorgehensweisen für die QS und den Test von Internet-Anwendungen eingeführt. Erkenntnisse aus der Praxis zum Thema Testwerkzeuge, Testautomatisierung und Testorganisation runden den Beitrag ab. Eingegangen am 14. Dezember 1999 / Angenommen am 31. M?rz 2000     

Interaktive Visualisierung und Simulation zur Planung chirurgischer Eingriffe

Zusammenfassung. Der vorliegende Artikel beschreibt aktuelle Ans?tze zur Visualisierung und weiteren Bearbeitung medizinischer Volumendaten. Die Methodik verfolgt das Ziel, die pr?operative Planung chirurgischer Eingriffe zu unterstützen, in dem Volumendaten interaktiv visualisiert und Gewebe wie auch funktionelle Einheiten simuliert werden. Eingebettet in ein Radiologiesystem kann der Benutzer mit den Visualisierungen im dreidimensionalen Raum interagieren. Ein hybrider Ansatz erlaubt die Integration von oberfl?chen- und volumenorientierten Objektmodellen. Die Client/Server Architektur erlaubt die Nutzung zentraler, leistungsf?higer Ressourcen zur Berechnung der Volumenvisualisierung und Methoden der Bildverarbeitung. Eingegangen am 11. Juli 1998 / Angenommen am 7. Januar 1999     

Erscheinungsbasierte statistische Objekterkennung

Zusammenfassung.   Die automatische Erkennung und Lokalisation von Objekten in digitalen Bildern ist ein wesentlicher Bestandteil vieler praktisch relevanter Anwendungen. In diesem Artikel wird ein erscheinungsbasiertes Verfahren zur Erkennung starrer zwei- oder dreidimensionaler Objekte vorgestellt, dem eine statistische Modellierung zugrundeliegt. Im Gegensatz zu segmentierungsbasierten Verfahren, wie sie vor allem im Bereich der 3D-Objekterkennung eingesetzt werden, erm?glicht der erscheinungsbasierte Ansatz aufgrund der Modellierung der Intensit?tswerte oder davon abgeleiteter lokaler Merkmale eines Bildes die Erkennung komplexer Objekte. Die statistische Formulierung der Problemstellung bildet den mathematischen Kontext zur Bestimmung optimaler L?sungen. Die Form der Modellierung erlaubt neben der Einzelobjekterkennung auch die Berücksichtigung von heterogenem Bildhintergrund und Mehrobjektszenen. Die dazu ben?tigten lokalen Merkmale entstehen durch r?umlich begrenzte Transformationen des Bildes, wie beispielsweise Gabor- oder Wavelet-Transformationen. Die statistische Modellierung beschreibt die Verteilung dieser lokalen Merkmale anhand einer Dichtefunktion, die sich bei der Hintergrund- und Mehrobjektmodellierung als Mischungsverteilung der Einzelobjektverteilungen ergibt. Die Aufgabenstellungen des Erlernens und Erkennens von Objekten sind damit als Parametersch?tzprobleme formal darstellbar. Dabei werden im einen Fall die Modellparameter und im anderen Fall die Lageparameter beziehungsweise die Klassen von Objekten gesch?tzt. Die experimentelle überprüfung des Ansatzes anhand realer Objektaufnahmen durch CCD-Kameras zeigt seine Brauchbarkeit zur Erkennung von 2D- und 3D-Objekten bei homogenem und heterogenem Hintergrund. Eingegangen am 5. April 2000 / Angenommen am 20. Juli 2001     

Schemaintegration Integrationskonflikte, L?sungsans?tze, aktuelle Herausforderungen

Zusammenfassung.   Ein zentrales Problem bei der Integration heterogener Datenquellen ist die Bestimmung einer gesamtheitlichen Beschreibung des integrierten Datenbestands. Ausgehend von den Beschreibungen (Datenbankschemata) der vorhandenen Datenbest?nde ist ein integriertes Schema zu bilden, das als konzeptionelles Schema des Gesamtdatenbestands dient. Dieser Prozess wird als Schemaintegration bezeichnet. Ausgehend von einer abstrakten Systemarchitektur für f?derierte Datenbanksysteme, die als Basis für vielf?ltige Integrationszenarien verwendet werden kann, stellen wir zun?chst eine Schema-Referenzarchitektur vor, die den Prozess der Schemaintegration darzustellen hilft. Anschlie?end wird eine einfache Klassifikation von Integrationskonflikten wiedergegeben, bevor wir die gemeinsamen Grundprinzipien vieler Schemaintegrationsverfahren vorstellen. Wir analysieren dann die St?rken und Schw?chen der bekannten Schemaintegrationsverfahren. Aus dieser Analyse ergeben sich verschiedene Fragestellungen, die aktuell Gegenstand der Forschung sind bzw. noch erforscht werden müssen. Mit einer kurzen Darstellung ausgew?hlter Fragen schlie?t dieser Beitrag. Eingegangen am 20. November 2001 / Angenommen am 21. M?rz 2002     

Modellierung und Simulation hybrider Systeme mit Smile

Zusammenfassung. Es wird eine werkzeugunterstützte Entwicklungsmethodik vorgestellt, die der Erstellung von Berechnungsmodellen für die Simulation hybrider physikalisch-technischer Systeme dient. Dafür werden verschiedene Modellbeschreibungstechniken dargestellt und klassifiziert, die anschlie?end in einen falltypischen Entwicklungsproze? eingebettet werden, der auf hybriden Erweiterungen von UML und Z basiert. Die Simulationsumgebung Smile (http://buran.fb10.tu-berlin.de/Energietechnik/EVT\_KT/smile/) erm?glicht schlie?lich die generische Erzeugung eines ausführbaren Simulators. Architektur und Kernkomponenten dieses Systems, wie beispielsweise L?sungsverfahren und Experimentshell, werden eingehender diskutiert. Ein Anwendungsbeispiel illustriert den beschriebenen Entwicklungsproze?. Eingegangen am 15. Juli 1999 / Angenommen am 12. November 1999     

Von Animation und Walkthrough zu lebendigen virtuellen Welten

Zusammenfassung. Virtuelle Welten stellen Abstraktionen unserer realen Welt bzw. unserer Erfahrung mit der realen Umgebung dar. Diese Abstraktionen k?nnen Computeranimationen und interaktive 3D-Simulationen, aber auch Geschichten, Erz?hlungen und Tr?ume sein. Wir wollen sie in diesem Beitrag aus Sicht der Informatik betrachten, wo virtuelle Welten 3D-Szenen sind, die mit rechnerbasierten Techniken erzeugt werden. Die Anf?nge der rechnergenerierten virtuellen Welten waren Computeranimationen, die seit einigen Jahren kommerziell verfügbar sind. In den letzten wenigen Jahren hat sich die Technik der virtuellen Realit?t soweit entwickelt, da? zahlreiche Anwendungen zur visuellen Echtzeitpr?sentation von 3D-Objekten/R?umen realisiert werden k?nnen, die Walkthroughs genannt werden. Die Entwicklung geht nun in Richtung lebendiger virtueller Welten, in denen sich die virtuellen Objekte bewegen, ver?ndern und auf die Umgebung, inklusive den Benutzer, reagieren. Dieser Beitrag diskutiert diese Entwicklung und stellt die dazugeh?rigen Techniken und Methoden vor. Eingegangen am 5. September 1997 / Angenommen am 3. Februar 1998     

Zwischenbetriebliche elektronische Katalogsysteme: Netzwerkstrategische Gestaltungsoptionen und Erfolgsfaktoren

Zusammenfassung. Das Internet und darauf aufbauende Technologien er?ffnen neue Potentiale für zwischenbetriebliche Informationssysteme und f?rdern die elektronische Unterstützung von Gesch?ftsbeziehungen. Dabei bleibt jedoch das grunds?tzliche Problem bestehen, da? der Hauptinvestor jeweils eine gewisse Anzahl an Teilnehmern ben?tigt, um eine angemessene Verzinsung der für die Systementwicklung und -implementierung eingesetzten Ressourcen zu erreichen. Da es sich im zwischenbetrieblichen Kontext bei den Transaktionspartnern in der Regel um entscheidungsautonome Organisationseinheiten handelt, kann davon ausgegangen werden, da? die kritische Masse nur dann erreicht wird, wenn sich für die Teilnehmer selbst wiederum eine angemessene Verzinsung der für Anbindung und Systemanpassung notwendigen individuellen Aufwendungen ergibt. Dem Hauptinvestor stehen dabei eine Reihe von Gestaltungsoptionen zur Verfügung, denen jeweils unterschiedliche Erfolgsfaktoren zuzuordnen sind. In der Vergangenheit dominierten einerseits auf Zwang ausgerichtete, stark kompetitive Vorgehensweisen und andererseits kooperative Strategien, wie etwa die freiwillige Beschr?nkung der Anzahl an Zulieferbeziehungen im Rahmen vertrauensbildender Ma?nahmen. Mit dem Aufkommen offener Kommunikationsstandards und neuer Technologien lassen sich diese von relativ geringen zus?tzlichen finanziellen Belastungen gekennzeichneten Strategien m?glicherweise nicht mehr aufrechterhalten, und es wird notwendig, neue Optionen in Betracht zu ziehen, wie etwa die Subventionierung einzelner Systemteilnehmer oder die Verbesserung des Gesamtsystems, die jeweils sowohl kompetitive als auch kooperative Elemente aufweisen. Der vorliegende Beitrag diskutiert diese These am Beispiel zwischenbetrieblicher elektronischer Katalogsysteme, wie sie in jüngster Zeit im Kontext elektronischer Absatz- und Beschaffungssysteme sowie elektronischer M?rkte an Bedeutung gewinnen. Eingegangen am 16. Dezember 1999 / Angenommen am 15. April 2000     

Robuste Indizes für Projection Pursuit

Zusammenfassung.   Die moderne und hoch komplexe Fertigung, z.B. in der Halbleiterindustrie, erfordert für die dabei anfallenden Messdaten der Anlagen- bzw. Prozessparameter multivariate Analysemethoden. Eine dieser m?glichen Analysemethoden ist Projection Pursuit (PP). Dieses Verfahren ist durch geschickte Wahl des so genannten Projektionsindex in der Lage, verschiedenste Datencharakteristika zu detektieren und diese auf anschauliche Weise zu visualisieren. Bei den Projektionsindizes handelt es sich um Funktionen, die eine Projektion auf unterschiedliche Merkmale hin bewerten und dabei jeder Projektion einen Funktionswert zuweisen. Dieser Funktionswert spiegelt die Aussagekraft der Projektion (in Abh?ngigkeit vom verwendeten Index) wider. Die Auswahl bzw. der Aufbau dieser Indizes ist hierbei von entscheidender Bedeutung. Alle hier vorgestellten Indizes zeichnen sich vor allem durch ihren robusten Charakter gegenüber durch Ausrei?er kontaminierte Daten, wie sie in realen Datenszenarien vorkommen, aus. Die durch Anwendung dieser Indizes gewonnenen Einblicke in die komplexe Struktur der Daten erm?glichen es, hochdimensionale Parameterabweichungen und komplexe Zusammenh?nge innerhalb der Daten zu finden. Eingegangen am 11. Februar 2002 / Angenommen am 14. Mai 2002     

Methodik und Ergebnisse einer Experimentreihe über Entwurfsmuster

Zusammenfassung.   Software-Entwurfsmuster sind eine intuitiv einleuchtende Idee, die viele Befürworter hat. Als Forscher dürfen wir die behaupteten Wirkungen von Entwurfsmustern jedoch nicht einfach glauben, sondern müssen sie gründlich prüfen. Dieser Artikel beschreibt die wichtigsten Behauptungen und entwickelt daraus zugeh?rige Forschungsfragen. Wir diskutieren die Methodik für ein Forschungsprogramm, das die Fragen beantworten soll, und skizzieren praktische Beschr?nkungen, unter denen diese Forschung ablaufen mu?. Es folgt eine kurze Beschreibung von drei kontrollierten Experimenten und den Hauptfolgerungen aus ihren Ergebnissen. So sollte man zum Beispiel die Benutzung von Entwurfsmustern in einem Entwurf genau dokumentieren und Entwurfsmuster nicht einsetzen, ohne alternative Entwürfe zu prüfen. Abschlie?end diskutieren wir ein im Rahmen des Forschungsprogramms geplantes viertes Experiment. Der Beitrag dieses Artikels liegt vorrangig in einer Beschreibung und Diskussion wichtiger methodischer Aspekte kontrollierter Experimente in der Softwaretechnik. Eingegangen am 27. Oktober 1998 / Angenommen am 13. M?rz 1999     

Aufbau und Realisierung des MeDoc-Volltextspeichers

Zusammenfassung.   Ziel von MeDoc war der Aufbau eines verteilten Informationsdienstes, über den eine kritische Masse an Informatik-Literatur im Volltext nachgewiesen, langfristig vorgehalten, recherchiert und beschafft werden kann. Bei einem Teil der angebotenen Literatur handelt es sich dabei um elektronische Versionen des regul?ren kommerziellen Angebots der beteiligten Verlage. Aus diesem Grund war ein wichtiges Teilziel von MeDoc die Entwicklung eines Volltextspeichers, der solche kostenpflichtigen Dokumente abrechenbar und sicher nachweist, liefert und zum Browsen zur Verfügung stellt. Der Artikel beschreibt die Konzeption und Architektur dieses Volltextspeichers. Eingegangen am 17. April 1998 / Angenommen am 21. Juli 1998     

Entwurf und Implementierung eines SQL-normkonformen Datenbankkatalogs für ein relationales Datenbankmanagementsystem

Zusammenfassung.   Bei relationalen Datenbanksystemen haben sich de-jure-Normen für SQL stetig weiterentwickelt; mit diesen Normen wird es einfacher, portable Datenbankanwendungen zu entwickeln. Die SQL-Norm ruht auf zwei S?ulen, zum einen auf der Datenbanksprache SQL, zum anderen auf einer Vorgabe eines Datenbankkatalogs, welcher die gespeicherten Daten beschreiben soll. Im vorliegenden Beitrag wird derjenige Teilbereich des Datenbankkatalogs der aktuellen SQL99-Norm dargestellt, der bereits in der SQL92-Norm (ISO/IEC 9075:1992 bzw. DIN 66315) definiert ist und die klassischen (nicht objektrelationalen) Elemente einer relationalen Datenbank beschreibt. In dieser Darstellung nimmt der zweischichtige Spezifikationsansatz (Informationsschema, Definitionsschema) einigen Raum ein; mit seiner Hilfe weist SQL einen eleganten Weg, auf dem existierende Datenbanksysteme normkonforme Datenbankkataloge bereitstellen k?nnen. Anhand des Datenbankmanagementsystems DB2 wird anschlie?end untersucht, wie ein normkonformer Datenbankkatalog (das sogenannte Informationsschema) „oberhalb” des verfügbaren DB2-Katalogs realisiert werden kann, d. h. wie die vom Informationsschema geforderten Sichten auf DB2-Katalogtabellen abgebildet werden k?nnen. Auf generelle Schwierigkeiten und M?glichkeiten einer solchen Abbildung (ein- oder zweistufig) wird ebenso eingegangen wie auf Probleme, die sich speziell bei DB2 ergeben. In einer prototypischen Realisierung konnte das Informationsschema bis auf wenige Einschr?nkungen komplett umgesetzt werden. Damit wurde die Machbarkeit normkonformer Kataloge nachgewiesen. In heute verfügbaren DBMS-Produkten sind Datenbankkataloge in dieser konsequent normkonformen Gestalt leider immer noch nicht anzutreffen. Eingegangen am 5. M?rz 1999 / Angenommen am 1. Mai 2000