Konsistenzerhaltende Entwicklung von Informationssystemen

Die Ausgangssituation

In der modellgetriebenen Software-Entwicklung beschäftigt sich der überwiegende Teil der Forschungsgemeinde mit Transformationsprozessen, z.B. der Code-Generierung aus grafischen Modellen. Erfahrungsgemäß divergieren jedoch Quell- und Zielartefakte dieser Transformationen, wenn Informationssysteme angepasst und umgestaltet werden müssen. Bei der Modellierung und der Konzeption von IT-Lösungen entsteht eine Vielzahl abhängiger präskriptiver und deskriptiver Modellartefakte, deren übergreifende Konsistenz von entscheidender Bedeutung ist: Datenmodelle, Datenaustauschformate, Klassenmodelle, grafische Benutzeroberflächen, Anforderungsdokumente und natürlich der Quellcode der Anwendungen selbst müssen sich synchron weiterentwickeln. Die zu beachtenden Abhängigkeiten liegen auf der Hand: Konzepte der Anforderungen spiegeln sich in den Datenmodellen wieder, Datenaustauschformate müssen Strukturen aus den Datenmodellen berücksichtigen, Benutzeroberflächen müssen die Daten anzeigen, die gemäß der Datenmodelle spezifiziert sind, usw. Noch wichtigere Interdependenzen zwischen produzierten Artefakten sind Datenredundanzen, die allein aus datenschutzrechtlichen Gesichtspunkten nicht mehr wegzudenken sind, wenn z.B. personenbezogene Daten auf verschieden geschützte Datenquellen verteilt sind. 

"Horizontalen" Abhängigkeiten (verschiedene Sichten auf dem gleichen Abstraktionslevel), stehen "vertikale" Abhängigkeiten (verschiedene Abstraktionsebenen beginnend mit den Anforderungen über das Design bis hin zum Quell- und maschinennahen Code) gegenüber. Darüber hinaus ist insbesondere bei großen Datenbeständen die Frage von großer Bedeutung, unter welchen Bedingungen Inhalte von Datenbanktabellen automatisch migriert werden können, wenn Datenmodelle angepasst werden.

Der Lösung dieses Problems widmet sich aktuell unser Professor Harald König. Die Ergebnisse dieses Projektes sind in der Vergangenheit und werden zukünftig zusammen mit unserer Partneruniversität der HØgskulen på Vestlandet (Western University of Applied Sciences) in Bergen, Norwegen erarbeitet. Innerhalb des Projektes werden sowohl Studentenaustausch als auch Promotionsvorhaben durchgeführt.

Die Forschungsfragen

Die Forschungsfrage, die wir uns in diesem Projekt stellen, ist, ob es möglich ist, intelligente "Controller" zu entwickeln, die automatisch dafür sorgen, dass diese Weiterentwicklungen die übergreifende Konsistenz der IT-Systeme bewahren. Dazu ist es unabdingbar, theoretische Grundlagen zu analysieren und weiterzuentwickeln: So müssen im Bereich der Algebraischen Graph-Transformationen Verfahren gefunden werden, die regelgesteuertes Konsistenzbewahren formalisieren, so dass die Voraussetzungen für die Entwicklung praktisch einsetzbarer Werkzeuge zur konsistenten Weiterentwicklung komplexer Informationssysteme geschaffen werden.

Es gibt darüber hinaus weitere Richtungen für zukünftige Forschung: Einerseits betrachten die verwendeten objektorientierten Meta-Modelle derzeit nur einen Ausschnitt der Unified Modeling Language (UML2) und sind noch nicht in der Lage, alle für den praktischen Einsatz erforderlichen Modellraumoperationen zu behandeln. Andererseits müssen auch wurden bisher noch keine Betrachtungen angestellt, wie Verhaltensbasierte Modelle in die Modellsynchronisationsverfahren mit einbezogen werden können. Ziel des Forschungsprojekts ist es auch, diese Schwierigkeiten anzugehen und Lösungen bereitzustellen.