Softwaretechnische Instrumentenunterstützung für ein leistungssteuerndes HNO Navigationssystem

Durch Einsatz von Softwaretechnik k?nnen immer komplexere Funktionalit?ten in Medizinger?ten realisiert werden. In der computerunterstützten Chirurgie werden Assistenzsysteme entwickelt mit dem Ziel, die Risiken bestehender Behandlungsmethoden zu minimieren und in neue chirurgische Anwendungsbereiche vorzudringen. Um die steigende Komplexit?t solcher Systeme zu beherrschen, müssen anstelle von hardwarenahen Implementierungen Abstraktionskonzepte gefunden werden, die überschaubare Programmstrukturen und problemlose Erweiterbarkeit erm?glichen. Für das bereits klinisch evaluierte Navigationssystem FESS-Control wird mit Hilfe von bekannten Softwaretechnikmethoden ein Modell entwickelt und implementiert, das im Gegensatz zur bestehenden Implementierung die Beschreibung leistungsgesteuerter chirurgischer Instrumente auf einer abstrakten Ebene und deren sichere automatisierte Erkennung erm?glicht. FESS (functional endonasal sinus surgery) ist eine minimal invasive Behandlungsmethode für die Nase und Nebenh?hlen, bei der der Chirurg keine direkte Sicht zum Operationssitus und den Instrumenten hat. Mit dem Ziel, den Chirurgen w?hrend des Eingriffs zu unterstützen, verwendet FESS-Control eine optische Navigationskamera, um die r?umliche Lage eines Shavers bezüglich des Patienten und dessen Bilddaten w?hrend der Operation zu bestimmen. Gleichzeitig erfolgt zum Schutz sensibler Strukturen eine Leistungssteuerung des Instruments. Mit Hilfe des neuen Modells wird die Beschr?nkung des existierenden Systems, welches nur gerade Shaverans?tze navigiert, aufgehoben und die Verwendung weiterer in der medizinischen Anwendung ben?tigter Shaverans?tze erm?glicht. Die neue L?sung für das FESS-Control System ist ein überzeugendes Beispiel dafür, dass Methoden der Softwaretechnik auch in den Anwendungen der Medizintechnik gewinnbringend eingesetzt werden k?nnen.     

Softwaretechnische Instrumentenunterstützung für ein leistungssteuerndes HNO Navigationssystem

Zusammenfassung  Durch Einsatz von Softwaretechnik k?nnen immer komplexere Funktionalit?ten in Medizinger?ten realisiert werden. In der computerunterstützten Chirurgie werden Assistenzsysteme entwickelt mit dem Ziel, die Risiken bestehender Behandlungsmethoden zu minimieren und in neue chirurgische Anwendungsbereiche vorzudringen. Um die steigende Komplexit?t solcher Systeme zu beherrschen, müssen anstelle von hardwarenahen Implementierungen Abstraktionskonzepte gefunden werden, die überschaubare Programmstrukturen und problemlose Erweiterbarkeit erm?glichen. Für das bereits klinisch evaluierte Navigationssystem FESS-Control wird mit Hilfe von bekannten Softwaretechnikmethoden ein Modell entwickelt und implementiert, das im Gegensatz zur bestehenden Implementierung die Beschreibung leistungsgesteuerter chirurgischer Instrumente auf einer abstrakten Ebene und deren sichere automatisierte Erkennung erm?glicht. FESS (functional endonasal sinus surgery) ist eine minimal invasive Behandlungsmethode für die Nase und Nebenh?hlen, bei der der Chirurg keine direkte Sicht zum Operationssitus und den Instrumenten hat. Mit dem Ziel, den Chirurgen w?hrend des Eingriffs zu unterstützen, verwendet FESS-Control eine optische Navigationskamera, um die r?umliche Lage eines Shavers bezüglich des Patienten und dessen Bilddaten w?hrend der Operation zu bestimmen. Gleichzeitig erfolgt zum Schutz sensibler Strukturen eine Leistungssteuerung des Instruments. Mit Hilfe des neuen Modells wird die Beschr?nkung des existierenden Systems, welches nur gerade Shaverans?tze navigiert, aufgehoben und die Verwendung weiterer in der medizinischen Anwendung ben?tigter Shaverans?tze erm?glicht. Die neue L?sung für das FESS-Control System ist ein überzeugendes Beispiel dafür, dass Methoden der Softwaretechnik auch in den Anwendungen der Medizintechnik gewinnbringend eingesetzt werden k?nnen. CR subject classification  J.3 ; I.6.5     

Rekonstruktion von Software-Architekturen Ein Literatur- und Methoden-überblick zum Stand der Wissenschaft

Software-Architekturen werden aus verschiedenen Sichten beschrieben, die abh?ngig von den Anliegen sind, die mit der Beschreibung verfolgt werden. In vielen F?llen ist die Software-Architektur eines Systems nicht ausreichend beschrieben. Sichten müssen dann rekonstruiert werden, um für Planung von ?nderungen zur Verfügung zu stehen. Dieser Artikel fasst die in der wissenschaftlichen Literatur vorgeschlagenen Techniken zur Rekonstruktion von Software-Architektursichten zusammen und stellt sie den Sichten des Architekturentwurfs gegenüber. Anhand der Gegenüberstellung identifiziert er Forschungsbedarf.     

Effiziente übertragung von Prozessinstanzdaten in verteilten Workflow-Management-Systemen

Zusammenfassung.   Zur Unterstützung von unternehmensweiten und -übergreifenden Gesch?ftsprozessen muss ein Workflow-Management-System (WfMS) eine gro?e Anzahl von Workflow-Instanzen steuern k?nnen. Daraus resultiert eine hohe Last für die Workflow-Server und das zugrunde liegende Kommunikationssystem. Ein in der Workflow-Literatur viel diskutierter Ansatz zur Bew?ltigung der Last ist es, die Workflow-Instanzen verteilt durch mehrere Workflow-Server zu kontrollieren. Beim Wechsel der Kontrolle zwischen zwei Workflow-Servern werden dann Migrationen notwendig, bei denen Daten der jeweiligen Workflow-Instanz vom Quell- zum Zielserver übertragen werden müssen, um dort mit der Steuerung fortfahren zu k?nnen. Deshalb belasten Migrationen das Kommunikationssystem zus?tzlich. In diesem Beitrag werden Verfahren entwickelt, mit denen die bei Migrationen entstehende Kommunikationslast reduziert werden kann, so dass die Skalierbarkeit des WfMS signifikant verbessert wird. Falls Gesch?ftsbereiche aus Kostengründen nur über langsame Kommunikationsverbindungen angebunden sind, wird dadurch der Einsatz eines WfMS überhaupt erst erm?glicht. Eingegangen am 22. Juni 2000 / Angenommen am 25. Januar 2001     

Aus Projekten lernen: eine Fragensammlung für den Erfahrungsaustausch

Zusammenfassung So wie viele andere Fachgebiete erzielt die Informatik-Paxis ihre methodischen Fortschritte prim?r dadurch, dass sie aus Erfahrungen lernt. Das gilt zun?chst und vor allem für die eigene Firma. Welche Erfahrungen zwischen Firmen übertragen werden k?nnen, ist nicht immer genau vorherzusagen, da der Kontext, für den sie gelten, oft nicht vorhanden ist. Dennoch ist es eine Aufgabe der Fachgesellschaften und der Fachmedien, in dieser Hinsicht Hilfen und Foren anzubieten. Die Herausgeber der Zeitschrift Informatik – Forschung und Entwicklung (IFE) fühlen sich diesem Ziel verpflichtet und m?chten den Ideenaustausch zwischen den Lesern f?rdern. Die folgenden Fragen k?nnen Projektbeteiligten helfen, einen Erfahrungsbericht so zu strukturieren, dass er auch für Kollegen aus anderen Firmen von Interesse ist. Nicht alle Fragen treffen bei jedem Projekt zu. Ein derartiger Bericht kann nach jeder Phase eines Projektes erstellt werden, sp?testens jedoch am Ende. Man spricht dann auch von einem Post mortem. Die Herausgeber von IFE laden dazu ein, in dieser Rubrik weiterhin geeignete Berichte sowohl über Forschungs- wie über Entwicklungsprojekte zu ver?ffentlichen. Bitte schicken Sie diese an das Sekretariat der Hauptherausgeber (Adresse: siehe Autorenhinweise).     

A learning optimizer for a federated database management system

Zusammenfassung Anfrageoptimierer in modernen Datenbanksystemen (DBS) verwenden ein Kostenmodell, um für eine Anfrage einen effizienten Zugriffsplan aus der Menge aller m?glichen Zugriffspl?ne auszuw?hlen. Die Genauigkeit, mit der diese Kosten gesch?tzt werden, h?ngt stark davon ab, wie genau Statistiken über die Datenverteilung die ihnen zugrunde liegenden Daten modellieren. Veraltete Statistiken, oder ungültige Annahmen im statistischen Modell, führen h?ufig zur Auswahl suboptimaler Zugriffspl?ne und dadurch zu Defiziten bei der Ausführungsgeschwindigkeit von Datenbankanfragen. F?derierte Systeme müssen auf dem koordinierenden DBS Statistiken über verteilte Daten unterhalten, um effiziente Zugriffspl?ne zu entwickeln, wenn Daten aus verschiedenen Datenquellen zusammengeführt werden. Fehlerhafte Statistiken verursachen in diesem Fall schlechte Lastenverteilung sowie zus?tzlichen Kommunikationsaufwand und Netzlast. Die Synchronisation dieser zus?tzlichen Statistiken mit den Statistiken der entfernten Datenquellen ist problematisch, da Datenquellen v?llig unabh?ngig voneinander sind und ihre Statistiken eventuell nicht externalisieren oder inkompatible bzw. andere statistische Modelle verwenden als das koordinierende DBS. Im folgenden zeigen wir eine Erweiterung der Feedback-Schleife von DB2s lernendem Optimierer (LEO) auf f?derierte Architekturen, die es LEO erm?glicht, automatisch Statistiken über Daten auf entfernten Datenquellen zu lernen und zu verwalten. Wir diskutieren mehrere M?glichkeiten, Feedback für f?derierte Anfragen zu erhalten und stellen einen L?sung vor, die lokales Feedback verwendet, und einen Stichprobenprozess (statistical sampling) zu steuren, der die ben?tigten entfernten Daten basierend auf dem Feedback effizient ermittelt. Mittels einer detaillierten Leistungsanalyse der vorgestellten M?glichkeiten im Rahmen einer Fallstudie belegen wir, dass der potenzielle Geschwindigkeitszuwachs für Datenbankanfragen sehr hoch ist, w?hrend die Zusatzbelastung durch LEO in moderaten Grenzen liegt. CR Subject Classification H.2.4,H.2.5,D.3.4     

A learning optimizer for a federated database management system

Anfrageoptimierer in modernen Datenbanksystemen (DBS) verwenden ein Kostenmodell, um für eine Anfrage einen effizienten Zugriffsplan aus der Menge aller m?glichen Zugriffspl?ne auszuw?hlen. Die Genauigkeit, mit der diese Kosten gesch?tzt werden, h?ngt stark davon ab, wie genau Statistiken über die Datenverteilung die ihnen zugrunde liegenden Daten modellieren. Veraltete Statistiken, oder ungültige Annahmen im statistischen Modell, führen h?ufig zur Auswahl suboptimaler Zugriffspl?ne und dadurch zu Defiziten bei der Ausführungsgeschwindigkeit von Datenbankanfragen. F?derierte Systeme müssen auf dem koordinierenden DBS Statistiken über verteilte Daten unterhalten, um effiziente Zugriffspl?ne zu entwickeln, wenn Daten aus verschiedenen Datenquellen zusammengeführt werden. Fehlerhafte Statistiken verursachen in diesem Fall schlechte Lastenverteilung sowie zus?tzlichen Kommunikationsaufwand und Netzlast. Die Synchronisation dieser zus?tzlichen Statistiken mit den Statistiken der entfernten Datenquellen ist problematisch, da Datenquellen v?llig unabh?ngig voneinander sind und ihre Statistiken eventuell nicht externalisieren oder inkompatible bzw. andere statistische Modelle verwenden als das koordinierende DBS. Im folgenden zeigen wir eine Erweiterung der Feedback-Schleife von DB2s lernendem Optimierer (LEO) auf f?derierte Architekturen, die es LEO erm?glicht, automatisch Statistiken über Daten auf entfernten Datenquellen zu lernen und zu verwalten. Wir diskutieren mehrere M?glichkeiten, Feedback für f?derierte Anfragen zu erhalten und stellen einen L?sung vor, die lokales Feedback verwendet, und einen Stichprobenprozess (statistical sampling) zu steuren, der die ben?tigten entfernten Daten basierend auf dem Feedback effizient ermittelt. Mittels einer detaillierten Leistungsanalyse der vorgestellten M?glichkeiten im Rahmen einer Fallstudie belegen wir, dass der potenzielle Geschwindigkeitszuwachs für Datenbankanfragen sehr hoch ist, w?hrend die Zusatzbelastung durch LEO in moderaten Grenzen liegt.     

Erfahrungen mit dem Einsatz anwendungsspezifischer Piktogramme zur partizipativen Anforderungsanalyse

Zusammenfassung. Die Erfahrungen aus einem Projekt im Bereich Krankenhausinformationssysteme werden in diesem Papier diskutiert. Insbesondere konzentrieren wir uns dabei auf den Einsatz von Techniken zur partizipativen Anforderungsanalyse und die dabei für die Anwender erreichte Nachvollziehbarkeit von den ermittelten Anforderungen zum entwickelten System. Ein zentraler Aspekt ist hierbei der durchg?ngige Einsatz von anwendungsspezifischen Piktogrammen in der Modellierung der Anforderungen und in der Implementierung der graphischen Benutzungsschnittstellen, wobei auch das frühzeitige Prototyping zur überprüfung der ermittelten Anforderungen eine wichtige Rolle spielt. Eingegangen am 16. Januar 1998 / Angenommen am 6. Oktober 1998     

Formale objektorientierte Softwareentwicklung mit FOX{\cal F}{{\scriptstyle{\cal O}{\cal X}}}

Zusammenfassung.   Wir stellen die neue Methode vor, die auf die formale Entwicklung sequentieller, objektorientierter Softwaresysteme abzielt. ist eine synergetische Kombination aus der semiformalen Methode Fusion und der formalen Spezifikationssprache Object-Z. Die Methode unterscheidet ausdrücklich Analyse und Entwurf, um die Komplexit?t und die unterschiedlichen Aufgaben der Softwareentwicklung zu bew?ltigen. In jeder Entwicklungsphase werden Zustands- und Verhaltensspezifikationen in graphischer oder textueller Form erstellt. Wir geben Beweisverpflichtungen an, um zu gew?hrleisten, da? die entwickelten Spezifikationen formal konsistent und vollst?ndig sind, und da? das resultierende System zur Ausgangsspezifikation konform ist. Wir illustrieren die Anwendung von an einem einfachen Beispiel, einem Grapheditor. Eingegangen am 24. Dezember 1996 / Angenommen am 8.10.1997     

Eine Erweiterung der Unified Modeling Language zur Verfolgung von Software-Anforderungen in sicherheitskritischen Systemen

Zusammenfassung.   Softwareentwicklungsprozesse auf Basis von Phasenmodellen verlangen eine Ermittlung der Anforderungen zu Beginn der Entwicklung. Die Anforderungen bilden die Basis für die nachfolgenden T?tigkeiten in der Entwicklung. Daher sind die Verfolgbarkeit der Anforderungen durch die Softwareentwicklung und die überprüfung der korrekten Realisierung der Anforderungen wichtig. Dies gilt insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungsbereichen. Einerseits ist die Unified Modeling Language (UML) zur Zeit der Standard im Bereich der objektorientierten Software-Modellierung. Andererseits weist die UML Defizite in Bezug auf die Verfolgbarkeit von Anforderungen auf. Im Folgenden werden mehrere L?sungsm?glichkeiten zur Behebung dieses Problems diskutiert. Die Erweiterung des UML-Meta-Modells um eine Meta-Klasse Requirement wird im Detail vorgestellt. Eingegangen am 22. Februar 2002 / Angenommen am 8. Mai 2002     

Eine Methode zur Konstruktion robuster Klassenhierarchien

Zusammenfassung. In diesem Beitrag wird eine Methode zur Konstruktion robuster Klassenhierarchien vorgestellt. Hierzu wird aus den überlegungen bezüglich der polymorphen Verwendung von Klassen [2] eine Vorgehensweise zur Konstruktion von Klassenhierarchien abgeleitet. Die Begriffe Konformit?t und Spezialisierung werden verfeinert, indem nicht mehr s?mtliche Methoden einer Klasse, sondern Teilmengen davon betrachtet werden. Dies führt zum Begriff der partiellen Konformit?t. In Erweiterung von [2] sind partiell konforme Klassen dann polymorph verwendbar, wenn der Anwendungskontext, der sich aus der Benutzung der Klasse ergibt, sich ausschlie?lich auf konforme Methoden erstreckt. Diese Eigenschaft ist statisch zur übersetzungszeit überprüfbar. Damit k?nnen Fehlbenutzungen bereits zur übersetzungszeit ausgeschlossen werden. Eingegangen am 24. Dezember 1996 / Angenommen am 15. Oktober 1997     

Evolution?rer Test von Realzeitsystemen

Zusammenfassung.   Die Entwicklung von Realzeitsystemen ist eine wesentliche Aufgabe im industriellen Umfeld. Der dynamische Test ist die wichtigste analytische Qualit?tssicherungsmethode für Realzeitsysteme. Der dynamische Test ist das einzige Verfahren, mit dem das Laufzeitverhalten der Systeme in der tats?chlichen Einsatzumgebung überprüft werden kann. Bestehende Testmethoden konzentrieren sich weitgehend auf den Test des funktionalen Verhaltens von Systemen. Sie bieten keine besondere Unterstützung für den Test des zeitlichen Verhaltens. Für die Korrektheit von Realzeitsystemen sind jedoch beide Aspekte gleicherma?en wichtig. Folglich müssen die bestehenden Methoden um neue Ans?tze erg?nzt werden, die auf die Prüfung des zeitlichen Verhaltens spezialisiert sind. Ein Fehler im Zeitverhalten von Realzeit-Systemen liegt dann vor, wenn es zul?ssige Eingabesituationen gibt, für die das System nicht in der Lage ist, die spezifizierten zeitlichen Anforderungen zu erfüllen. In den meisten F?llen ist dies darauf zurückzuführen, da?das System eine Ausgabe zu früh macht oder da?die Berechnung einer Ausgabe zu lange dauert und diese daher zu sp?t erfolgt. Aufgabe des Testers ist es folglich, die Eingabesituationen mit den l?ngsten und kürzesten Ausführungszeiten zu finden, um zu überprüfen, ob die für das System spezifizierten Zeitschranken verletzt werden. Wird die Suche nach entsprechenden Eingabesituationen als Optimierungsproblem interpretiert, dann k?nnen evolution?re Algorithmen verwendet werden, um die Eingaben mit den l?ngsten und kürzesten Ausführungszeiten automatisch zu suchen. Die zu optimierende Zielfunktion entspricht hierbei den gemessenen Ausführungszeiten, die generierten Individuen repr?sentieren Testdaten. Die Verwendung evolution?rer Algorithmen für den Test nennen wir evolution?ren Test. Zum Vergleich des evolution?ren Tests mit anderen Testmethoden wurden in dieser Arbeit mehrere Experimente durchgeführt. In allen Experimenten erreicht der evolution?re Test l?ngere bzw. kürzere Ausführungszeiten als durch Zufallstests oder systematische Tests gefunden werden. Der evolution?re Test erscheint daher als gut geeignet für die Prüfung der zeitlichen Korrektheit von Realzeitsystemen. Die Kombination des evolution?ren Tests mit systematischen Tests kann die Testqualit?t weiter verbessern und wird in diesem Papier als Teststrategie für Realzeitsysteme empfohlen. Eingegangen am 14. Dezember 1999 / Angenommen am 30. Mai 2000     

Kieferchirurgische Operationsplanung mit Hilfe von Techniken der virtuellen Realit?t

Für ein vollst?ndig computergestütztes Planungssystem zum Zwecke der kieferchirurgischen Operationsplanung ist die Bereitstellung von virtuellen Werkzeugen für den Chirurgen eine grundlegende Voraussetzung. Ausgehend von den Volumendaten mit Sch?del- und Kieferknochen des Patienten erm?glicht ein einfaches Interface unter Verwendung einer geeigneten Visualisierung und haptischer Eingabeger?te die interaktive Definition und Manipulation einzelner virtueller Knochensegmente. Wir haben moderne kraftrückgekoppelte Ger?te aus dem Niedrigpreisbereich eingebunden und auf ihre F?higkeit untersucht, das dreidimensionale Verst?ndnis im Planungsproze?durch Anlehnung an die Vorg?nge bei der chirurgischen Prozedur zu erh?hen. Durch diese Eingabeger?te ist es m?glich, die Knochensegmentierung für eine Osteotomie des Unterkiefers intuitiver und schneller durchzuführen. Die definierten Teilvolumina ergeben zusammen mit ihrer r?umlichen Neuanordnung auf Grundlage einer kephalometrischen Analyse einen Operationsplan. Nach erfolgter Planung werden die Planungsergebnisse in den Operationssaal übertragen. Die intraoperativen Techniken beinhalten die Visualisierung der Planungsergebnisse, die Steuerung der Anwendung über Sprache und die Bestimmung der Patientenposition mittels eines elektromagnetischen 3D-Trackingsystems.     

Kieferchirurgische Operationsplanung mit Hilfe von Techniken der virtuellen Realit?t

Zusammenfassung.   Für ein vollst?ndig computergestütztes Planungssystem zum Zwecke der kieferchirurgischen Operationsplanung ist die Bereitstellung von virtuellen Werkzeugen für den Chirurgen eine grundlegende Voraussetzung. Ausgehend von den Volumendaten mit Sch?del- und Kieferknochen des Patienten erm?glicht ein einfaches Interface unter Verwendung einer geeigneten Visualisierung und haptischer Eingabeger?te die interaktive Definition und Manipulation einzelner virtueller Knochensegmente. Wir haben moderne kraftrückgekoppelte Ger?te aus dem Niedrigpreisbereich eingebunden und auf ihre F?higkeit untersucht, das dreidimensionale Verst?ndnis im Planungsproze?durch Anlehnung an die Vorg?nge bei der chirurgischen Prozedur zu erh?hen. Durch diese Eingabeger?te ist es m?glich, die Knochensegmentierung für eine Osteotomie des Unterkiefers intuitiver und schneller durchzuführen. Die definierten Teilvolumina ergeben zusammen mit ihrer r?umlichen Neuanordnung auf Grundlage einer kephalometrischen Analyse einen Operationsplan. Nach erfolgter Planung werden die Planungsergebnisse in den Operationssaal übertragen. Die intraoperativen Techniken beinhalten die Visualisierung der Planungsergebnisse, die Steuerung der Anwendung über Sprache und die Bestimmung der Patientenposition mittels eines elektromagnetischen 3D-Trackingsystems. Eingegangen am 27. April 2000 / Angenommen am 21. Februar 2001     

Achieving high quality of use-case-based requirements

Zusammenfassung Seit der Einführung von Use Cases hat deren Bedeutung zur Spezifikation von Anforderungen stetig zugenommen. Die Qualit?t der Use Cases ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg des Entwicklungsprozesses, da die meisten Entwicklungsschritte auf den Use Cases aufbauen. Trotz der extremen Wichtigkeit der Qualit?t der Use Cases stellen die meisten use-case-basierten Entwicklungsans?tze keine oder nur unzureichende integrierte qualit?tssichernde Ma?nahmen bereit (z.B. ad-hoc Empfehlungen, Erstellungsrichtlinien, einige Checklisten zur Inspektion von Use Cases). Diese Techniken werden in den meisten F?llen unabh?ngig voneinander eingesetzt, so dass bestimmte Fehlerklassen in den Use Cases durch mehrere Techniken, andere Fehlerklassen überhaupt nicht adressiert werden. In diesem Artikel wird ein integrierter Ansatz vorgestellt, in dem Use Case Erstellungsrichtlinien, Inspektionen und Simulation in systematischer Weise miteinander verknüpft werden. Der Ansatz basiert auf einer Fehlerklassifikation für Use Cases, die als Grundlage dient, die verschiedenen Techniken auf bestimmte Fehlerarten zu fokussieren .

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Since their introduction, use cases (UCs) have become increasingly important for the specification of software requirements. High quality UCs are a prerequisite for project success. Despite the high importance of their quality, UC driven approaches often lack systematic and integrated quality assurance techniques. Only ad-hoc recommendations, creation guidelines, and a few checklists for inspection are available in the literature. If at all, these techniques are developed and used separately, so that one class of defects is addressed by several techniques and other classes are not addressed at all. In this paper, we present an integrated approach that combines UC creation guidelines, UC inspections, and simulation in a systematic way. We base our combined approach on a defect classification for use cases. This classification enables the requirements engineer to focus the different techniques on different types of defects.

CR Subject Classification D2.1     

Quantifizierung des zu erwartenden Nutzens von Datenbankreorganisationen

Stetig wachsende Datenmengen und hohe Verfügbarkeitsanforderungen an Datenbanken führen dazu, dass Wartungsarbeiten (wie z.B. Datenbankreorganisationen) oft nicht mehr (oder nicht mehr vollst?ndig) offline in zur Verfügung stehenden Zeitfenstern durchgeführt werden k?nnen bzw. dass die Kosten oder die Behinderungen des normalen Datenbankbetriebs bei online durchgeführten Wartungsarbeiten nicht mehr vernachl?ssigt werden k?nnen. Deshalb sollte vorab bestimmt (quantifiziert) werden, ob der zu erwartende Nutzen den mit der Reorganisation verbundenen Aufwand rechtfertigt. Es ist daher wichtig, die Datenbankobjekte zu lokalisieren und einzugrenzen, bei denen ein hoher Wartungsbedarf besteht. Weiterhin ist es wünschenswert, zun?chst den durch Wartungsma?nahmen erreichbaren Nutzen vor ihrer Durchführung quantifizieren zu k?nnen. Dieser Nutzen ist auch von der Workload abh?ngig, also von den gegen die Datenbankobjekte gerichteten Datenbankanweisungen und deren Ausführungsh?ufigkeiten. Insbesondere der zur Workload-Abarbeitung anfallende I/O-Aufwand, der einen dominierenden Anteil am Gesamtaufwand ausmacht, l?sst sich mit einer Datenbankreorganisation u.U. wesentlich beeinflussen (reduzieren). In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die es erm?glicht, die Auswirkungen einer Datenbankreorganisation auf den zur Workload-Abarbeitung notwendigen I/O-Aufwand abzusch?tzen und damit den haupts?chlichen Nutzen der Reorganisation zu quantifizieren. über erste Erfahrungen mit der Methode, die anhand von Beispielen gesammelt wurden, wird berichtet. The permanent increasing amount of data and the requirement of high availability cause that maintenance of databases (e.g. database reorganizations) often is not or not completely (off-line) possible in the available time spans. On-line database reorganizations are often expensive and cumbersome during the normal database processing. To reduce performance impacts it is important to locate the database objects that have a high level of disorganization and so a high need of maintenance. Furthermore, it is desirable to be able to estimate the benefit of expensive maintenance operations before their processing. This benefit depends on the degree of disorganization and on the instructions that are processed on the database objects (workload). In particular, the costs for I/O-operations dominate the total costs for database operations. With database reorganizations it is possible to reduce the I/O-costs. In this paper we present a method to calculate the benefit of database reorganizations before the processing. The presented method allows to calculate the possible reduction of the I/O-cost for processing a given workload caused by a database reorganization.

CR Subject Classification E.2,H.2.7,H.3.2,H.3.3     

3D-graphische Werkzeuge zur Analyse komplexer CSP-basierter Modelle

Zusammenfassung.   Die Modellierung komplexer informationsverarbeitender Systeme erfolgt typischerweise durch Gliederung in voneinander unabh?ngige Einheiten, die über ihre Schnittstellen Meldungen austauschen. Deren Beschreibung wird heute haupts?chlich mit 2D-graphischen Werkzeugen durchgeführt. In diesem Beitrag identifizieren wir Probleme, wie sie bei der Modellierung solcher Systeme als Systeme kommunizierender sequentieller Prozesse (CSP) auftreten. CSP selbst, sowie GRAPES und Occam als CSP-Abk?mmlinge sind dabei die Ausgangsbasis der Problemanalyse. Als Probleml?sung schlagen wir eine 2D-graphische Proze?sprache vor. Es wird au?erdem das Werkzeug GRADE-3D beschrieben, welches die Diagramme der Proze?sprache r?umlich darstellt. Es verfügt über Funktionalit?t zur Interaktion mit der Darstellung, zur Analyse und Anzeige von Kommunikationsstrukturen sowie zur Modellbearbeitung. Es werden ferner L?sungen für typische Probleme von 3D-Werkzeugen vorgestellt. Den Abschlu? bildet eine Bewertung der 3D-Werkzeuge unter den Aspekten Text vs. 2D vs. 3D sowie aus der Sicht von GRAPES-Modellierern. Eingegangen am 9. August 1996/Angenommen am 6. Juni 1997     

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     

Generierte DB-Aufrufschnittstellen – Anwendungsspezifische Zugriffsoptimierung durch Bindungsflexibilit?t

Jede Datenbankprogrammierschnittstelle mu? sich daran messen lassen, inwieweit sie die Vorteile der durch sie integrierten Sprachen (Datenbank- und Programmiersprache) erh?lt. Neben dieser allgemeinen Zielsetzung müssen heutzutage neuere Konzepte in den Bereichen Programmiersprachen und Datenbanksysteme sowie die Anforderungen komplexer Anwendungsbereiche (z. B. CAD oder Software-Entwicklung) beachtet werden. Unser Ansatz der generierten Aufrufschnittstellen soll dazu beitragen, Datenmodelle objekt- relationaler Datenbanksysteme und Typsysteme objektorientierter Programmiersprachen n?her zusammenzurücken. Er erlaubt neben der Schnittstellengenerierung ihre anwendungsspezifische Konfigurierung, um die DB-Verarbeitung spezieller Anwendungen gezielt optimieren zu k?nnen. Wir werden neben Aspekten der Generierung/Konfigurierung die Nutzung von generierten Aufrufschnittstellen beschreiben und Experimente vorstellen, die den durch diesen Ansatz erzielbaren Leistungsgewinn verdeutlichen. Letzterer kann durch gezielten, auf die jeweilige Anwendung zugeschnittenen Einsatz von frühen Bindungen für Datenmanipulationsoperationen sowie von Pointer-Swizzling-/Prefetching-Mechanismen erreicht werden.