Betriebliche Informationssysteme

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. e. h. Dr. h. c. mult. Hans-Jörg Bullinger, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, Unternehmenspolitik und Forschung. 1981 wurde er zum Leiter des neu gegründeten Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart ernannt. Seit Juli 1982 ist Hans-Jörg Bullinger ordentlicher Professor für Arbeitswissenschaft an der Universität Stuttgart. Zu Beginn des Jahres 1991 wurde er Leiter des an der Universität Stuttgart neu eingerichteten Instituts für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement, das durch Kooperationsvertrag mit dem Fraunhofer IAO verbunden ist. Neben zahlreichen nationalen und internationalen Auszeichnungen erhielt er die Ehrendoktorwürde der Universität Novi Sad, die Ehrenprofessur der University of Science and Technology of China und die Ehrenmitgliedschaft der rumänischen Gesellschaft für Maschinenbauingenieure. Am 21. Juli 1998 erhielt Prof. Bullinger das Bundesverdienstkreuz am Bande für seine herausragenden Verdienste um Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft der Bundesrepublik Deutschland.

1 Einleitung.- 2 Zielsetzung und inhaltliche Schwerpunkte.- 3 Die ingenieurmäßige Entwicklung von Informationssystemen.- 3.1 Vorgehensmodelle im Software Engineering.- 3.1.1 Das Wasserfallmodell.- 3.1.2 DasV-Modell.- 3.1.3 Spiralmodell.- 3.1.4 Das Modell des Prototypings.- 3.1.5 Softwarefabrik, Softwaremontage und Componentware.- 3.1.6 Klassifikation und Bewertung der Vorgehensmodelle.- 3.2 Methoden und Techniken in der Softwareentwicklung.- 3.2.1 Funktionsorientierte Modellierung.- 3.2.2 Ereignisorientierte Modellierung.- 3.2.3 Datenorientierte Modellierung.- 3.2.4 Objektorientierte Modellierung.- 3.2.5 Beschreibung von Vorgängen und Aufgabenabläufen.- 3.2.5.1 Petri-Netz-basierte Ablaufbeschreibungen.- 3.2.5.2 Zustandstransitionsansätze.- 3.2.5.3 Statecharts.- 3.2.5.4 Zur Bewertung von Vorgangsbeschreibungen.- 3.2.6 Vergleich der unterschiedlichen Software-Engineering-Methoden.- 3.3 Entwicklungsumgebungen und Werkzeugunterstützung.- 3.3.1 CASE-Werkzeuge.- 3.3.2 Integration von Software-Engineering-Werkzeugen.- 3.3.3 Standardisierung von Software-Werkzeugen.- 3.4 Ein Mehrebenen-Modell für die Objekt- und Aufgabenbeschreibung bei Informationssystemen.- 4 Essentielle Systemmodellierung.- 4.1 Objektmodellierung.- 4.2 Objektzustände.- 4.2.1 Der Zusammenhang zwischen Objektzuständen und Aufgabenabläufen.- 4.2.2 Bestimmung von Objektzuständen.- 4.2.3 Modellierung von Objektzuständen.- 4.2.3.1 Definition und Formalisierung von Objektzuständen.- 4.2.3.2 Graphische Darstellung von Zustandskiassen.- 4.2.4 Spezifikation des dynamischen Objektverhaltens.- 4.3 Aufgabenmodellierung mit Task Object Charts (TOCs).- 4.3.1 Anforderungen an die Aufgabenmodellierung.- 4.3.2 Konzepte und Notationen von Task Object Charts.- 4.3.2.1 Elemente und Strukturen derAufgabenbeschreibung.- 4.3.2.2 Flüsse in Task Object Charts.- 4.3.2.3 Aufgabentypen.- 4.3.2.4 Hierarchische Aufgabenstrukturen.- 4.3.3 Modellierung von Geschäftsprozessen mit Task Object Charts.- 4.3.4 Vergleich von TOCs mit anderen Modellierungsmethoden.- 5 KonzeptueUer Entwurf der Benutzungsschnittstelle.- 5.1 Das Sichtenmodell.- 5.1.1 Objektsichten.- 5.1.1.1 Objektreferenzen.- 5.1.1.2 Attributsicht.- 5.1.1.3 Aggregationssichten.- 5.1.2 Sichten auf Funktionen und Vorgänge.- 5.1.2.1 Funktionsreferenzen.- 5.1.2.2 Aktorensichten.- 5.1.3 Mengensichten.- 5.1.3.1 Mengenreferenzen.- 5.1.3.2 Homogene Mengenobjekte.- 5.1.3.3 Inhomogene Mengenobjekte.- 5.1.4 Constraints und Filter.- 5.1.5 Dialogsichten.- 5.1.6 Relationen im Sichtenmodell.- 5.1.6.1 Zugriffspfade.- 5.1.6.2 Aggregationen.- 5.1.6.3 Kardinalitäten.- 5.1.6.4 Qualifizierte Zugriffsrelationen.- 5.2 Spezifikation der Sichteninhalte.- 5.2.1 Logische Sichtendefinition.- 5.2.2 Zuordnung Sicht - Objekt.- 5.2.3 Sichtendefinitionsschemata.- 5.3 Das Dialogmodell.- 6 Dialogmodellierung.- 6.1 Dialog und Dialogmodell.- 6.1.1 Begriffe.- 6.1.2 Kriterien zur Bewertung von Dialogbeschreibungstechniken und Dialogmodellen.- 6.2 Dialogbeschreibungstechniken.- 6.2.1 Zustandsübergangsdiagramme.- 6.2.2 Formale Grammatiken.- 6.2.3 Ereignismodelle.- 6.2.4 Constraints.- 6.2.5 Petrinetze.- 6.2.6 Bewertung der diskutierten Dialogmodelle.- 6.3 Dialognetze als Dialogbeschreibungstechnik auf Fensterebene.- 6.3.1 Grundform von Dialognetzen.- 6.3.1.1 Dialognetze als beschriftete B/E-Netze.- 6.3.1.2 Optionale Flüsse und modale Stellen.- 6.3.1.3 Modale Stellen.- 6.3.2 Hierarchische Gliederung von Dialognetzen.- 6.3.2.1 Komplexe Stellen und Unterdialognetze.- 6.3.2.2 Dynamische Teildialoge.- 6.3.3 Dialogmakros.- 6.3.4 Voll spezifizierteDialognetze.- 6.3.5 Richtlinien und Prüfungen bei der Dialogspezifikation.- 6.4 Constraints für die Beschreibung der Dialoge auf Objektebene.- 6.4.1 Einführung von Constraints.- 6.4.2 Ableitung von Constraints aus Dialognetzen.- 6.5 Generierung ausführbarer Regeln für User Interface Management Systeme.- 6.6 Anwendungen von Dialognetzen.- 6.6.1 Methodische Benutzungsschnittstellenentwicklung.- 6.6.2 Editor für Dialognetzbeschreibungen.- 6.6.3 Der Einsatz von Dialognetzen zum Zwecke der Dokumentation.- 6.6.4 UIMS-Generator für Dialognetzbeschreibungen.- 6.6.5 Benutzungsschnittstellengenerierung aus höheren software-technischen Beschreibungstechniken.- 6.7 Einsatzerfahrungen.- 6.7.1 Dialogentwurf vermittels Dialognetzen von Informationssystemen im Versicherungsbereich.- 6.7.2 Migration eines PPS-Systems.- 6.7.3 Entwurf eines Druckereileitstands.- 6.8 Schlußfolgerungen.- 7 Die Realisierung graphisch-interaktiver Informationssysteme: Vorgehensmodell und Beispiel.- 7.1 Ein Vorgehensmodell zur Realisierung graphisch-interaktiver Informationssysteme.- 7.2 Ein Anwendungsbeispiel: Die Migration eines Produktions-planungs- und-Steuerungssystems.- 7.2.1 Das Objektmodell der Anwendung.- 7.2.2 Modellierung von Aufgaben und Prozessen.- 7.2.3 Erstellung eines Sichtenmodells der Benutzungssicht auf das System.- 7.2.4 Konkretisierung der Benutzungsschnittstelle in der Proto-typenentwicklung.- 7.3 Bewertung der Vorgehensweise auf der Basis gewonnener Einsatzerfahrungen.- 8 Graphische Benutzungsschnittstellen aus Datenmodellen generieren.- 8.1 Ansätze zur automatischen Generierung von Benutzungs-schnittstellen.- 8.2 Modifikationen an ER-Modellen für die Ableitung der Spezifikation der Benutzungsschnittstelle.- 8.2.1 Grundelemente von ER-Modellen.- 8.3 Benutzungssichten alszentrales aufgabenbezogenes Schema.- 8.3.1 Verwendete Sichtentypen.- 8.3.2 Schemata für die Beschreibung der Eigenschaften von Sichten.- 8.4 Ableitung von Darstellungs- und Dialogstruktur aus dem Benutzungssichtenmodell.- 8.4.1 Die Bedeutung von Kardinalitäten der Relationen des Datenmodells für das Design der Benutzungsschnittstelle.- 8.4.2 Ableitung weiterer Dialogabläufe.- 8.5 Die automatische Generierung von softwareergonomisch gestalteten Benutzungsschnittstellen.- 8.5.1 Abstrakte Interaktionsobjekte.- 8.5.2 Auswahlregeln für die Darstellung von Sichten.- 8.5.3 Layoutregeln und Layoutverfahren.- 8.5.4 Aufbau einer Regelbasis als Formalisierung der Methode.- 8.5.5 Generierungsschritte zur Entwicklung von Benutzungsschnittstellen aus Datenmodellen.- 8.5.6 Veränderbarkeit und Erweiterbarkeit der Designregeln.- 8.5.7 Abbildung der Designspezifikation auf User Interface Management Systeme.- 8.6 Ein Werkzeugkasten zur Generierung von Benutzungsschnittstellen aus Datenmodellen.- 8.6.1 Generierung einer Benutzungsschnittstelle für die Auftragsabwicklung eines PPS-Systems.- 8.6.2 Vorgehensweise.- 8.6.3 Generierung der Benutzungsschnittstelle.- 9 Software-Werkzeuge für graphisch-interaktive Benutzungs-schnittstellen.- 9.1 Basiskomponenten für graphisch-interaktive Benutzungs-schnittstellen.- 9.1.1 Fenstersysteme.- 9.1.2 Marktrelevante Oberflächenbaukästen (Toolkits).- 9.1.3 Programmierung graphisch-interaktiver Benutzungsschnittstellen mit Hilfe von objektorientierten Oberflächenbaukästen.- 9.1.3.1 Objektorientierte Oberflächenbaukästen.- 9.1.3.2 Die Klassen des objektorientierten Oberflächenbaukastens Interviews.- 9.1.3.3 Ein Programmierbeispiel für die Programmierung graphisch-interaktiver Benutzungsschnittstellen unter Verwendung eines objektorientiertenOberflächenbaukastens.- 9.2 Eine Klassifizierung von höherstehenden GUI-Entwicklungswerkzeugen.- 9.2.1 Ein Klassifizierungsschema.- 9.2.2 Höherstehende Entwicklungswerkzeuge im Überblick.- 9.2.2.1 Oberflächenbaukästen.- 9.2.2.2 Oberflächenbeschreibungssprachen und Oberflächeneditoren.- 9.2.2.3 Anwendungsrahmen.- 9.2.2.4 User Interface Management Systeme.- 9.2.2.5 Werkzeuge der vierten Generation und Hypermedia-Werkzeuge.- 9.2.2.6 Automatisch generierende Werkzeuge.- 9.3 Kriterien zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von GUI-Werkzeugen.- 9.3.1 Unterstützte Plattformen.- 9.3.2 Präsentationsschicht.- 9.3.3 Dialogsteuerung.- 9.3.4 Anwendungsschnittstelle.- 9.3.5 Einbettung in den Software-Engineering-Prozeß.- 10 Interface Management Systeme.- 10.1 Zur Definition von User Interface Management Systemen (UIMS).- 10.2 User Interface Management Systeme: Die Zielgruppe.- 10.3 User Interface Management Systeme und Software-Anwendungsarchitekturen.- 10.4 User Interface Management: Benutzungsschnittstellen als geschichtete Software-Architektur.- 10.5 Benutzungsschnittstellen: Das Verhältnis von Datenbank-management und User Interface Management.- 10.6 Technologien im Umfeld von UIMS-Systemen.- 10.7 Komponenten eines User Interface Management Systems.- 10.8 User Interface Management und Client/Server-Architekturen.- 10.9 Vorteile beim Einsatz eines User Interface Management Systems.- 10.10 Werkzeugauswahl und Einführung.- 10.10.1 Auswahl und Einführung von GUI-Werkzeugen.- 10.10.2 Benchmark Tests.- 10.10.3 Marktuntersuchung zur Leistungsfähigkeit von Werkzeugen zur Entwicklung graphisch-interaktiver Benutzungsschnittstellen.- 10.10.4 Migration zu graphisch-interaktiven Benutzungsschnittstellen in Client/Server-Architekturen.- 11 DIAMANT: Ein experimentelles,objektorientiertes User Interface Management System.- 11.1 Das User Interface Management System DIAMANT im Überblick.- 11.2 Die objektorientierte Dialogbeschreibungssprache UIDL.- 11.3 Implementation des DIAMANT UIMS.- 11.4 Zusammenfassung und Diskussion.- 12 IDM: Der Dialog Manager.- 12.1 Dialogmodell und Regelsprache des Dialog Managers.- 12.1.1 Einführung.- 12.1.2 Ressourcen.- 12.1.3 Objekte.- 12.1.4 Dialogregeln.- 12.1.5 Definition der Syntax der Regelsprache des Dialog Managers.- 12.2 Implementationsbeispiele für den Leistungsumfang des Dialog Managers.- 12.3 Beispiele für weitere Dialogbeschreibungssprachen.- 12.4 Weitere wichtige realisierte Funktionen des Dialog Managers.- 12.4.1 Objektorientierte Dialogprogrammierung mit dem Dialog Manager.- 12.4.2 Die Entwicklung portabler Dialogsysteme.- 12.4.3 Anwendungsspezifische Formatfunktionen.- 12.4.4 Erweiterung des Objektmodells durch ein Tabellenobjekt.- 12.4.5 Eine Datenbankschnittstelle für IDM.- 12.4.6 Weitere Entwicklungen des IDM.- 13 Ein UIMS für graphisch-interaktive CNC-Programmiersysteme.- 13.1 Das IPS-System.- 13.2 Funktionale Anforderungen an Benutzungsschnittstellenwerkzeuge bei graphisch-interaktiven Programmiersystemen.- 13.3 Spezifikationen eines User Interface Management Systems für die Entwicklung von Programmiersystemen an CNC-Werkzeugmaschinen.- 13.3.1 Erweiterungen und Anpassungen des X-Windows-Systems.- 13.3.2 Konzeption und Implementation eines CNC-spezifischen Toolkits.- 13.3.3 Erweiterung des User Interface Management Systems Dialog Manager durch Zustandsnetzwerke.- 13.3.4 Externe Ereignisse.- 13.3.5 Integration von analytisch beschriebenen Piktogrammen in die Dialogbeschreibungssprache.- 13.3.6 Der CNC-spezifische Window Manager.- 13.3.7 Ein Konfigurator für CNC-Programmiersysteme.-13.4 Realisierung eines Beispieldialogs unter Verwendung von Stati.- 13.5 Realisierung des Systems.- 14 Dialogbausteine für graphisch-interaktive Systeme.- 14.1 Dialogbausteine - Eine Einführung.- 14.1.1 Klassifikation von Dialogaufgaben.- 14.1.2 Modellierung von Dialogaufgaben.- 14.1.3 Implementierung der Dialogbausteine.- 14.1.4 Entwurf und Implementierung einer Bausteinbibliothek.- 14.1.5 Ausblick auf weitere Entwicklungen.- 14.2 Zusammenfassung.- 15 Benutzerwerkzeuge.- 15.1 Das Konzept der Benutzerwerkzeuge.- 15.2 Anforderungen an und Gestaltungsempfehlungen für Benutzerwerkzeuge.- 15.3 Die Architektur von Benutzerwerkzeugen.- 15.4 Benutzerwerkzeuge bei Leitständen.- 15.5 Realisierte Benutzerwerkzeuge für einen Fertigungsleitstand.- 15.5.1 Plantafel.- 15.5.2 Arbeitsplaneditor.- 15.5.3 Navigation.- 15.5.4 Auftragsverfolgung.- 15.5.5 Terminierungsberater.- 15.5.6 Mailing.- 15.5.7 Struktureditor.- 15.5.8 Verknüpfungseditor.- 15.5.9 Planungsberater.- 15.5.10 Auftragssplitter.- 15.5.11 Sichteneditor.- 15.5.12 Tabelleneditor.- 15.6 Ein individualisierbares, heuristisches Einplanungswerkzeug.- 15.6.1 Methodisches Vorgehen zur Entwicklung des heuristischen Einplanungswerkzeugs.- 15.6.2 Modellierung eines individuellen heuristischen Einplanungswerkzeugs.- 15.6.3 Realisierung des Einplanungswerkzeugs.- 16 Objektorientierte Anwendungsrahmen für Fertigungs-informations- und -kommunikationssysteme.- 16.1 Hauptkomponenten eines Anwendungsrahmens für ein FTKS.- 16.2 Spezifikation eines Objektmodells für den Anwendungsrahmen.- 16.3 Implementation des Anwendungsrahmens.- 16.4 Konzepte der Benutzungsschnittstelle des Anwendungsrahmens.- 16.5 Einsatz des Anwendungsrahmens zum Bau eines Leitstands.- 17 Ein Generator für heuristische Dialogsteuerungen.- 17.1 EineArchitektur für heuristikbasierte Frage-Antwortsysteme.- 17.2 Heuristikbasierte Frage-Antwortdialoge am Beispiel der Diagnose von Werkzeugmaschinen.- 17.2.1 Diagnose von Werkzeugmaschinen im Rahmen allgemeiner Instandhaltungsstrategien.- 17.2.2 Ein heuristikbasiertes Frage-Antwortsystem für Diagnosesysteme an Werkzeugmaschinen.- 17.2.3 Eine Heuristikfunktion für Frage-Antwortsysteme.- 18 Interaktive Dokumentationssysteme, elektronische Bücher und Hilfesysteme.- 18.1 Anforderungen von Nutzern, Autoren und Software-Entwicklern.- 18.2 Vorteile elektronischer Dokumentationssysteme.- 18.3 Die Architektur des interaktiven Dokumentationssystems IDS.- 18.3.1 Das Erstellen von Dokumenten.- 18.3.2 ODF - Das Online Documentation Format.- 18.3.3 Konvertierung von Texten.- 18.3.4 Der Viewer: Die Benutzersicht des IDS Systems.- 18.3.5 Der Autorenschreibtisch.- 18.3.6 Der Toolkit.- 18.3.7 Inter-Prozeß-Kommunikation (IPC): Die WIRE-Bibliothek.- 18.4 Realisierung von Online-Hilfekomponenten.- 18.5 Vorgehensweise bei der Entwicklung von elektronischen Büchern.- 18.6 Weitere Entwicklungen und Anwendungen.- 19 Ein Online Styleguide zur Unterstützung der Softwareentwicklung.- 19.1 Die Motivation zur Entwicklung von Online Styleguides.- 19.2 Normen und herstellerunabhängige Richtlinien.- 19.2.1 ISO 9241.- 19.2.2 Die EU-Richtlinie 90/270/EWG.- 19.3 Herstellerstyleguides.- 19.3.1 OSF/Motif Styleguide.- 19.3.2 IBM - SAA/CUA.- 19.3.3 The Apple-Human Interface Styleguide.- 19.3.4 The Windows Interface: An Application Design Guide.- 19.4 Implementierung des Online Styleguides mit Hilfe des Autorensystems IDS.- 19.4.1 Konzeption eines Online Styleguides: Einsatzgebiet und Zielgruppen.- 19.4.2 Typen von Informationsknoten eines Online Styleguides.- 19.4.3 Globale Zugriffsstruktureneines Online Styleguides.- 19.4.4 Informationstypen zur Strukturierung der lokalen Struktur eines GUI Online Styleguides.- 19.5 Einstiegspunkte in einen GUI Online Styleguide.- 19.5.1 Inhaltsverzeichnis und Stichwortverzeichnis.- 19.5.2 Entscheidungstabellen und Synonymreferenzen.- 19.6 Die Entwicklung zielgruppenspezifischer GUI Online Styleguides.- 19.6.1 Zielgnippenspezifische Arbeitsobjekte und Objektsichten.- 19.6.2 Zielgnippenspezifische Dialogelemente und Fenstertypen.- 19.6.3 Zielgnippenspezifische Interaktionstechniken und Informationsgestaltung.- 19.6.4 Zielgnippenspezifische Informationsgestaltung.- 19.6.5 Weitere Elemente eines firmenspezifischen Styleguides.- 19.6.6 Anwendungsspezifischer Online Styleguide für CNC-Programmiersysteme.- 19.6.7 Firmenspezifischer Styleguide für Dienstleistungsrechenzentren.- 19.7 Zusammenfassung und Ausblick.- Ausblick.- Abkürzungsverzeichnis.