Ein Software-Framework f¨ur die Entwicklung betrieblicher Anwendungssysteme auf der Basis von ...

232 Pages·2010·2.87 MB·German

Ein Software-Framework fu¨r die
Entwicklung betrieblicher Anwendungssysteme
auf der Basis von Gescha¨ftsprozessmodellen
Dissertation
zurErlangungdesakademischenGrades
Dr.rer.pol.
vorgelegtander
Fakulta¨tfu¨rWirtschaftsinformatikundAngewandteInformatik
der
Otto-Friedrich-Universita¨tBamberg
von
ChristianWeichelt
Bamberg,
Ma¨rz2009
Gutachter:
Prof.Dr.OttoK.Ferstl
Prof.Dr.ElmarJ.Sinz
TagderDisputation:05.Februar2010
Meinen Eltern
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis vi
Tabellenverzeichnis ix
Listings x
Abku¨rzungsverzeichnis xi
1 Einleitung 1
1.1 MotivationundProblemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 ZielsetzungundLo¨sungsansatzderArbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 GangderArbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 UmfeldderArbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5 Konventionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
I Betriebliche Anwendungssysteme 10
2 Grundlagen betrieblicher Anwendungssysteme 11
2.1 BetrieblichesInformationssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2 BetrieblicheAnwendungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3 Entwicklung betrieblicher Anwendungssysteme 18
3.1 KonstruktionvonSystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 SoftwareEngineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
INHALTSVERZEICHNIS ii
3.3 Software-Architektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.3.1 Nutzer-undBasismaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.2 DasADK-Strukturmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.3.3 Doma¨nenbezogeneSchichtenarchitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3.4 ObjektorientiertesArchitekturmodell(ooAM) . . . . . . . . . . . . . . 28
3.3.5 Service-orientierteArchitekturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.4 ErgebnisderAnwendungssystementwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.5 VorgehenbeiderAnwendungssystementwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.5.1 Wasserfall-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.2 Prototyping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.5.3 Spiralmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.5.4 ObjektorientiertesVorgehensmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.5.5 AgileSoftware-Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4 Integration betrieblicher Anwendungssysteme 51
4.1 Integrationsziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Integrationskonzepte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2.1 Funktionsintegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2.2 Datenintegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2.3 Objektintegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
II Gescha¨ftsprozessmodellgetriebene Anwendungsentwicklung 58
5 Gescha¨ftsprozesse als Treiber der Anwendungsentwicklung 59
5.1 Gescha¨ftsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2 Gescha¨ftsprozessmodellierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.3 DieSOM-Methodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.3.1 ArchitekturdesInformationssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3.2 FachlicheSpezifikationvonAnwendungssystemen . . . . . . . . . . . 69
5.4 ModellgetriebeneSoftware-Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
5.5 Gescha¨ftsprozessmodellgetriebeneSoftware-EntwicklungmitSOM . . . . . . 77
INHALTSVERZEICHNIS iii
5.6 Unterstu¨tzungderIntegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.6.1 Unterstu¨tzungstrukturorientierterIntegrationsziele . . . . . . . . . . . 81
5.6.2 Unterstu¨tzungverhaltensorientierterIntegrationsziele . . . . . . . . . . 82
5.6.3 Unterstu¨tzung der Aufgabentra¨gerunabha¨ngigkeit des Anwendungssy-
stems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
6 Konzepte der Software-Entwicklung 87
6.1 Standard-undIndividualsoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
6.1.1 Standardsoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
6.1.2 Individualsoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.1.3 KombinationvonIndividual-undStandardsoftware . . . . . . . . . . . 90
6.2 Wiederverwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.3 ObjektorientierungundobjektorientierteSoftware-Technik . . . . . . . . . . . 94
6.3.1 ObjektorientierterAnsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
6.3.2 ObjektorientierteProgrammierung(OOP) . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.3.3 ObjektorientiertesDesign(OOD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.3.4 ObjektorientierteAnalyse(OOA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.4 Aspektorientierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.5 Komponentenorientierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6.6 Entwurfsmuster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.7 Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
7 Frameworks in der Systementwicklung 104
7.1 DerFramework-Entwicklungsprozess . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
7.1.1 White-BoxFrameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
7.1.2 Black-Box-Frameworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
7.2 WirtschaftlicheAspektedesFramework-Einsatzes . . . . . . . . . . . . . . . . 111
7.3 IBM:SanFrancisco™Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.3.1 Einsatzbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
7.3.2 Architektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
7.3.3 KritischeWu¨rdigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
7.4 OMG:BusinessObjectFacility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
INHALTSVERZEICHNIS iv
7.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
III Das Framework moccabox 124
8 Software-Architektur des Frameworks moccabox 125
8.1 DasRepository . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
8.2 TechnischeFunktionalita¨tfu¨rInterfaceObjekte . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
8.2.1 EreignisbehandlungderKommunikations-Schnittstelle . . . . . . . . . 132
8.2.2 Architekturmodellefu¨rUIMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
8.2.2.1 DasPAC-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
8.2.2.2 Model-View-Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
8.2.2.3 VergleichMVC-ModellundPAC-Modell . . . . . . . . . . . 139
8.2.3 Software-Ergonomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
8.2.4 Komponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
8.3 TechnischeFunktionalita¨tfu¨rVorgangsobjekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
8.3.1 DasVorgangsobjekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
8.3.2 KomponentezurVorgangssteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
8.3.3 Komponentefu¨rdieSicherungderIntegrita¨t . . . . . . . . . . . . . . 146
8.3.4 Integrita¨tsmonitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
8.3.5 DieSicherheitskomponente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
8.4 TechnischeFunktionalita¨tfu¨rkonzeptuelleObjekte . . . . . . . . . . . . . . . 153
8.4.1 Persistenzkomponente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
8.5 DokumentationdesAnwendungssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
9 Software-technische Realisierung des Frameworks moccabox 155
9.1 AuswahlderBasismaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
9.1.1 Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
9.1.2 ExtensibleMarkupLanguage(XML) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
9.2 Standardisierte&erweiterbareAnwendungsschicht . . . . . . . . . . . . . . . 158
9.3 Repository . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
9.3.1 moccaparts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
INHALTSVERZEICHNIS v
9.3.2 Metasystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.4 GUI-Frameworkfu¨rWeb-Applikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.4.1 ArchitekturdesWeb-Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
9.4.2 VerhaltendesWeb-Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
9.5 Anwendungsfunktionalita¨t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
9.6 Persistenzmechanismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
9.7 Zugriffskontrolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9.7.1 Zugriffsberechtigungfu¨rVorgangsdurchfu¨hrung . . . . . . . . . . . . 179
9.7.2 Nutzer-undRechteverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
9.8 Internationalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
9.9 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
10 Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick 188
10.1 ZusammenfassungundBewertungderErgebnissederArbeit . . . . . . . . . . 188
10.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Anha¨nge I
Literaturverzeichnis I
Index XIX
Danksagung XXII
Lebenslauf XXIII
Abbildungsverzeichnis
+
1.1 Software-Systemmodell[Fer 96b,46] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
+
1.2 ProgrammerstellungmitFramework-Einsatz(nach[Fer 96b,46]) . . . . . . . . . 5
+
1.3 GangderArbeitanhandSoftware-Systemmodell(nach[Fer 96b,46]) . . . . . . . 7
2.1 BetrieblicheAufgabe[FeSi06,92] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2 AufgabenebeneundAufgabentra¨gerebeneeinesIS[FeSi06,3] . . . . . . . . . . . 13
2.3 InformationsbeziehungenundKommunikationssystemeimIS[FeSi06,4] . . . . . 14
+
2.4 Software-Systemmodell[Fer 96b,46] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1 AufgabenmodellderSystementwicklung[FeSi06,459] . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 SchichtendesArchitektur-Referenzmodells[StVo¨05,135] . . . . . . . . . . . . . 23
3.3 SchichtungvonNutzer-undBasismaschinen[FeSi06,303] . . . . . . . . . . . . . 24
3.4 ADK-Strukturmodell[FeSi06,305] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.5 ADK-StrukturmodelleinesAnwendungssystems(nach[FeSi06,305]) . . . . . . . 26
3.6 Software-Architektur-Schichten[Evan04,68]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.7 DasooAMmitSchnittstellen[Ambe93,37]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.8 Service-orientierteArchitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.9 Informationssystemarchitektur(inAnlehnungan[FeSi06,3])und[FeSi06,444] . . 31
3.10 InformationssystemarchitekturmitSOA(inAnlehnungan[FeSi06,3])und[LuTy03,
53f] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.11 PhasendesLo¨sungsverfahrensderSystementwicklungsaufgabeimSoftware-Systemmodell
[FeSi06,463] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.12 HorizontalerundvertikalerPrototyp[Balz08,540] . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
ABBILDUNGSVERZEICHNIS vii
3.13 PhasenmodellderobjektorientiertenAnwendungssystementwicklung[Sinz91] . . . 46
3.14 SOM-Projektmodell[Sinz00,33] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.1 BeispieleinesdatenintegriertenAnwendungssystems[FeSi06,234] . . . . . . . . 55
4.2 BeispieleinesobjektintegriertenAnwendungssystems[FeSi06,236] . . . . . . . . 56
5.1 Gescha¨ftsprozess[FeSi95a,214] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.2 ZweistufigesVorgehenbeiderAnforderungsspezifikationdesAnwendungssystems
[Popp94,4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.3 ZweistufigesVorgehenbeiderAnforderungsspezifikationdesAnwendungssystems
undanschließendesoftware-technischeAbbildung(nach[Popp94,4]) . . . . . . . 62
5.4 UnternehmensarchitekturderSOM-Methodik(nach[Mali97,6]) . . . . . . . . . . 64
5.5 VorgehensmodellderSOM-Methodik([FeSi06,188]) . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.6 RelationaleundobjektorientierteDarstellungeinerM:N-Beziehung . . . . . . . . 72
5.7 GrundprinzipdesMDSD(nach[StVo¨05,18]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.8 TransformationendesMDSD[StVo¨05,18] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.9 BeispielKommunikationsstrukturderfachlichenObjekteeinesAnwendungssystems 81
6.1 CodescatteringundtanglingbeicrosscuttingConcerns[Ladd03,16f] . . . . . . . 97
6.2 WiederverwendungeinesFrameworks[Gamm92,12] . . . . . . . . . . . . . . . . 102
+
7.1 ProgrammerstellungmitFramework-Einsatz(nach[Fer 96b,46]) . . . . . . . . . 104
7.2 AufrufbeziehungenKlassenbibliothekundFramework(nach[Zeid99,5]) . . . . . 107
7.3 Framework-Entwicklungsprozess(nach[RoJo97b]) . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
7.4 Framework-EntwicklungsprozessnachfachlichemModell . . . . . . . . . . . . . 111
7.5 ArchitekturdesIBMSanFrancisco™Framework (nach[Henn98,37]) . . . . . . . 115
7.6 BusinessObjectFacilityundCommonBusinessObjects[OMG96,20] . . . . . . . 119
7.7 UnternehmensarchitekturderSOM-Methodik(nach[Mali97,6]) . . . . . . . . . . 121
7.8 DasooAMmitSchnittstellen[Ambe93,37]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
7.9 Framework-EinsatzinderUnternehmensarchitekturderSOM-Methodik(nach[Mali97,
6]) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
8.1 ArchitekturdesFrameworksmoccabox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127