Einführung in die entwicklung ganzheitlicher informationssysteme:

Einführung in die Entwicklung ganzheitlicher Informationssysteme:   Die Software(SW) steuert die Hardware(HW).Generell ist die Entwicklung von SW ein sehr kreativer Prozeß, bei dem die Wünsche von Menschen in der ihnen typischen Unschärfe und mit den üblichen Fehlern formuliert werden. Aus dieser unvollständigen verbalen Formulierung soll nun eine von der HW verständliche Form formuliert werden, die ggf. alle Probleme des Auftraggebers erfüllen kann. Wenn diese kreative Entwicklungsleistung nicht für eine sondern für alle simultan zusammenwirkenden betrieblichen Aufgaben auf der Basis de verfügbaren Daten erfolgt, so bezeichnen wir dies als „Entwicklung ganzheitlicher betrieblicher Informationssysteme“. Also als ganzheitlich wird ein Informationssystem dann bezeichnet, wenn es alle Informationsflüsse von der Sammlung und Erfassung bis hin zur Bereitstellung der jeweils gewünschten Informationen sowie alle damit verbundenen Be – und Verarbeitungsprozesse im Zusammenhang plant, steuert, koordiniert, realisiert und kontrolliert.

Bei der Objektorientierung geht es darum, möglichst solche diese Einheiten zu entwickeln, die sowohl bezüglich ihrer Struktur(= Daten), ihren Eigenschaften(= Funktionen) als auch hinsichtlich ihrer Beziehungen untereinander(= Verbindung über Nachrichtenaustausch) zusammenpassen. Die Erfüllung all dieser Anforderungen setzt eine systematische Vorgehensweise bei der Entwicklung voraus.   Ziele und Begriffe des Informationsmanagements:   Das generelle Ziel des Entwicklungsmanagements ist es, festzulegen, wie ganzheitliche Informationssysteme entwickelt werden müssen, damit die Anforderungen eines ganzheitlichen Informationsmanagements erreicht werden. Aus wissenschaftlicher Sicht beschäftigt man sich mit diesen Fragestellungen in Rahmen des SW Engineering. Der Begriff SW Engineering wurde erstmals auf der NATO Tagung in Garmisch 1968 verwendet und wird definiert als: Wissenschaft der Konzipierung und gezielten Anwendung von Prinzipien, Methoden, Verfahren und Werkzeugen zur Lösung technischer, ökonomischer und organisatorischer Probleme bei der Entwicklung, Nutzung und Wartung von SW Produkten. Durch diese Definition wird ausgedrückt, dass man heute eher einem Denkansatz folgt, wie er auch in den Ingenieurwissenschaften üblich ist.

Man betrachtet die Softwareentwicklung nicht mehr als Kunst, bei der es darum geht, durch Genialität und Tricks die letzten Feinheiten einer vorgegebenen HW auszunutzen. Ein zusammenfassendes Ziel des SW Engineering ist es, wirtschaftlich erstellte, wirtschaftlich wartbare, veränderbare, ganzheitlich geplante Informationssysteme zu schaffen. Eine wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung ganzheitlicher Informationssysteme ist ein systematisches Datenmanagement wobei wir auch schon beim nächsten Thema wären.   Datenbanksystem   Ein Datenbanksystem besteht aus der eigentlichen Datenbank(DB), dies ist ein Pool, in dem die Gesamtheit der für die Anwendungen interessierenden Daten zentral gespeichert ist, und zum anderen aus dem Datenbankverwaltungs- oder Datenbankmanagementsystem(DBMS). Das DBMS ermöglicht es den einzelnen Benutzern bei ihren Anfragen über die sogenannte Datenbankbeschreibung, über sie wird die Zugriffsberechtigung geprüft und der Ort der gespeicherten Daten ermittelt, auf die eigentlichen Daten in der Datenbank zuzugreifen. Die Benutzer einer Datenbank können – sofern sie hierzu berechtigt sind mit den Daten folgende Operationen ausführen: Abfragen, Ändern von Inhalten, Einfügen, Löschen   Datenbankdesign   Das logische Datenbankschema ist im Rahmen des Implementierungsentwurfs zu optimieren, das heißt, es sind unerwünschte Datenabhängigkeiten und inder Regel die damit verbundenen Redundanzen zu entfernen.

Nach dem logischen Entwurf und der Optimierung des logischen Datenbankschemas erfolgt der physische Entwurf der Datenbank. Festzulegen sind in der Datenbank zu speichernde Elemente und die Definition der dafür vorgesehenen Systemparameter. Nach der Implementierung der aufgeführten Datenbankschemata sollte ein Prototyping des gesamten Datenbankentwurfs mit Hilfe eines zu ladenden Testdatenbestandes erfolgen, um erste Erkenntnisse bzgl. Des Leistungsverhaltens der Datenbank zu erlangen.   Datenbankbetrieb   Nach dem Entwurf und dem Test der Datenbank wird sie geladen und den Benutzern zugänglich gemacht. Während des Datenbankbetriebs sind, aufgrund sich ändernder Strukturen und Abläufe im Unternehmen, schnellstmöglich Anpassungen der zuvor genannten Datenbankschemata vorzunehmen.

Es sind neue Benutzer und Benutzergruppen einzurichten und mit den entsprechenden Zugriffsrechten zu versehen.   Datenbankmodelle, ihre Entwicklung und Bedeutung   Die Entwicklung von Datenbankmodellen lässt sich grob in drei Generationen einteilen: Die Datenbankmodelle der ersten Generation waren noch sehr implementierungsnah. Sie sind jedoch durch die bis dahin nicht getroffene Unterscheidung zwischen logischer und physischer Information gekennzeichnet. Die zweite Datenbanksystemgeneration basiert auf dem von E.F. Codd im Jahr 1970 erstmals publizierten relationalem Datenbankmodell und besticht durch die Einfachheit und Exaktheit seiner Konzeption.

Entsprechend kommerzielle Systeme haben sich in den 80 er Jahren zu den häufigsten in der Praxis anzutreffenden Datenbanksystemen entwickelt. Mitte der 70 er Jahre wurde dann parallel zu den relationalen Datenbanken die ersten implementierungsunabhängigen Datenbankmodelle vorgestellt. Für diese Gruppe ist folgender Vertreter zu nennen: Entity Relationschip Modell von P.P.S. Chen aus dem Jahr 1976.

  Datenbankmodelle der 1. Generation:   Derzeit und vermutlich noch Jahrzehnte hinaus sind immer noch eine Vielzahl von Datenbankanwendungen in der Praxis zu finden, die auf den beiden schon als klassisch zu bezeichnenden Datenbankmodellen, dem hierarchischen und dem Netzwerkmodell basieren. Wesentliche Merkmale zu hierarchischen Datenbanken: Das älteste der klassischen Modelle; Es entstand aus konventionellen Dateisystemen, die zur Verwaltung von Datensätzen mit beliebig vielen Wiederholungsgruppen und einer variablen Anzahl von Wiederholungen in jeder Gruppe entwickelt wurden. Innerhalb dieses dadurch entstandenen Dateisystems wird nun eine Über und Unterordnung der Dateien festgelegt, so dass letztlich eine hierarchische Struktur entsteht, d.h. alle Beziehungen einer hierarchischen Datenbank werden durch eine Baumstruktur dargestellt.

Entsprechend der Anzahl der Stufen kann diese ein oder mehrstufig sein. Die Beziehungen zwischen den Hierarchiestufen werden mit Zeiger realisiert.   Datenbankmodelle der 2. Generation:   Relationale Datenbanken basieren auf dem von E.F. CODD entwickelten Relationenmodell, welches das zur Zeit wohl am häufigsten implementierten Datenbankmodell darstellt.

Die Datenanordnung in einem relationalen Datenbankmodell kann man sich als eine Anordnung nichthierarchischer Tabellen vorstellen, d.h. alle Relationen sind gleichberechtigt. Jede Relation ist dabei nur durch einen Namen und einen Primärschlüssel gekennzeichnet.   ERM Modell: Das ERM verfügt über die folgenden vier Basiskonzepte: Entity: Ein Entity bezeichnet ein zu modellierendes Informationsobjekt der Diskurswelt. Graphisch werden Entities durch Rechtecke repräsentiert.

  Attribut: Attribute kennzeichnen die charakterisierenden Eigenschaften von Entities oder Beziehungen. Attribute sind in ER- Diagrammen durch Kreise dargestellt, die mit den zugehörigen Entities verbunden werden.   Datenwerte: Als Datenwerte bezeichnet man die direkt darstellbaren „primitiven“ Datenelemente, die ein Attribut annehmen kann. Datenelemente sind beschrieben durch Datentypen wie int, real oder String   Relationship: Relationships dienen zur Modellierung von Beziehungen zwischen den beiden Grundkonzepten Entity und Attribut. Zur Darstellung der Relationships werden Verbindungslinien zwischen den Rechtecken, Rauten, Kreisen gezogen. Die Kardinalität der Beziehungen (1:1),(1:n),(n:m) wird durch Angabe an den Linien verdeutlicht.

  Bsp: PKW -> VW -> Golf, Passat, Käfer; PKW -> Toyota; PKW -> Mercedes -> 500 SL, 200D   Höhere Datenbankmodelle:   Die bisherigen Modelle, besonders das relationale Modell, können aus heutiger Sicht durchaus als Standardmodelle für nahezu alle klassischen betriebswirtschaftlichen Datenbankanwendungen bezeichnet werden. Im Computer Integrated Manufacturing (CIM) jedoch, wo gleichzeitig technische und betriebswirtschaftliche Daten zu verarbeiten sind, stoßen relationale Datenbanken an modellbedingte Grenzen. Ebenfalls bei Datenobjekten in CASE Anwendungen oder bei Non Standard Anwendungen, wie geographische Informationssysteme(GIS) oder das Ingenieurwesen, wo in CAD/ CAM Anwendungen komplexe, räumlich geometrische Datenobjekte zu verwalten sind. Bei solchen Problemstellungen kommen objektorientierte Datenbanken in Einsatz deren Aufbau zu komplex ist und dessen Erklärung den Rahmen meines Referats sprengen würde.                Suchverfahren   Bei der Auswahl des Speicherzuordnungsverfahrens ist auch zu berücksichtigen, dass man die Daten später schnell wiederfindet. Daher ist die Bereitstellung der Such – oder Zugriffsverfahren ein zentraler Bestandteil jeder Datenverwaltung.

Nur die effiziente Auswahl und ein der Anwendung entsprechender Einsatz dieser Verfahren gewährleistet, dass der Benutzer ein akzeptables Antwort zeitverhalten des DV Systems erwarten kann.   Suchverfahren:   Suchen mittels Algorithmen: Lineares sequentielles Suchen; Mehr Wege Suchen = Sprung Suche Binäres Suchen Adressberechnung: direkte Adressierung indirekte Adressierung Adressketten: offene Ketten Ringketten Baumartige Ketten Inhaltsverzeichnisse: Suchbäume Indextechniken Invertierte Listen   Suchen mittels Algorithmen:   Diese Klasse von Suchverfahren setzt eine sequentielle Speicherung der Datensätze voraus, das heißt für ihre Anwendung ist eine nach Schlüsselwerten auf – bzw. absteigende logische Sortierung der Daten erforderlich. Weiterhin ist dieses Verfahren gemeinsam, dass sie das Suchargument unmittelbar mit dem gespeicherten Suchbegriff vergleichen.   Suchen durch Adressberechnung   In Analogie zu den Speicherungsverfahren unterscheidet man auch beim Suchen durch Adressberechnung Verfahren, die auf der direkten und der indirekten Adressierung beruchen   Indirekte Berechnung   Es werden Rechenprozeduren, sogenannte Hash Funktionen eingesetzt, mit deren Hilfe die Attributwerte von Schlüsselbegriffen in möglichst eindeutige logische Adressen umgewandelt werden. Aus der Literatur sind folgende Hash Funktionen bekannt: Das Division Rest Verfahren Die Faltung Das Abschneiden Das Extrahieren durch Ziffern Analyse   Suchen mittels Adressverkettung   Die Methode der Adressverkettung bietet die Möglichkeit, logisch zusammengehörende Datensätze die physisch jedoch ungeordnet gespeichert sein können, in der logischen Reihenfolge Satz für Satz zu durchsuchen.

Dabei ist es möglich Entities gleichen Typ oder Entites versch. Typs miteinander zu vergleichen.     Suchen über Inhaltsverzeichnisse   Diese Klasse der Suchverfahren arbeitet ebenso wie die algorithmischen Suchverfahren und die der Kettungstechniken mit Schlüsselvergleichen. Zur Beschleunigung des Suchens werden aber Inhaltsverzeichnisse für de Dateien aufgebaut, in denen die Suche begonnen wird. Man unterscheidet die Verfahren zur Suche über Inhaltsverzeichnisse nach der Art und dem Aufbau der Verzeichnisse: Suchbaum Technik Index Techniken Inverted File Technik   Erweiterte Systemarchitekturen   Mit Beginn der 90er Jahre hat sich der Trend zur Dezentralisierung von Rechnerleistung und damit die Ausweitung verteilter Informationsverarbeitung verstärkt. Offene Kommunikationssysteme (OSI) mit standardisierten Kommunikationsprotokollen nach dem ISO Referenzmodell bilden die technologische Grundlage für die Vernetzung heterogener Computerarbeitsplätze in allen Bereichen.

In Abteilungen werden Computer zu Local Area Networks (LAN’s) und diese über sogenannte Bridges oder Router zu Extended LAN’s verbunden. Gateways wiederum verbinden LAN’s mit Wide Area networks zu unternehmensübergreifenden Netzen. Das dienstintegrierende Netz ISDN kann zur gleichzeitigen Übertragung von Sprache, Daten, Text, Stand und Bewegt Bildern genutzt werden.   Vorteile   Leistungssteigerung durch die Verteilung der Anwendung auf mehrere Komponenten des Systems! Lokale Autonomie: freie Entscheidung bezüglich der Auswahl des DV Systems Flexibilität: modularer Aufbau und Bereitstellen von Information auf das ganze System Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit: Die Verteilung der Ressourcen garantiert die Verfügbarkeit und Vollständigkeit des Systems, selbst beim Ausfall von der Verfügbarkeit eines einzigen DV Systems! + Separation , Heterogenität und Transparenz   Client Server Datenbanken   Charakteristisch für die Form der Datenhaltung und Verarbeitung in Client Server Architekturen ist, dass eine Funktionsaufteilung zwischen dein Clients, auf denen die eigentliche Anwendung ausgeführt wird, und dem Datenbankserver stattfindet. Der Datenbankserver leistet die volle Datenbankfunktionalität einschließlich der Mehrbenutzerkontrolle und der zentralen Datensicherung. Üblicherweise trennt man bei Client Server Architekturen drei Kategorien von Funktionalitäten, die zwischen Client und dem Serversystem aufgeteilt werden : Präsentationsfunktion Applikationsfunktion Datenverwaltungsfunktion Ebenfalls gibt es noch Mehrrechner und verteilte Datenbanksysteme bei denen im Gegensatz zu Client Server Anwendungen die Daten auf mehreren Rechnern verteilt gespeichert ist, was Sicherheitsvorteile bringen kann!   Sichten der Softwareentwicklung   Organisationsorientierte Software Entwicklung   Die Organisationssicht ist ebenfalls eine Software Entwicklungssicht.

Man beschreibt hier ein Informationssystem ausgehend von Organisationseinheiten z.B. personelle oder maschinelle Aufgabenträger mit ihren Beziehungen und Strukturen . Zwischen dem Informations- und Organisationsmanagement bestehen enge Beziehungen, da: Informationssysteme zur Unterstützung von organisatorischen Abläufen eingesetzt werden und Organisationsstrukturen sich durch den Einsatz von Informationssystemen ändern können.   Bei der Gestaltung von Informationssystemen werden folgende Ziele verfolgt: Der Koordinations- und Kommunikationsaufwand soll möglichst gering gehalten werden, um die Wirtschaftlichkeit des DV Einsatzes zu gewährleisten.   Typische Organisationseinheiten sind die Träger der von einem Informationssystem zu stützenden Aufgaben.

Organisationseinheiten werden meist entsprechend den betrieblichen Funktionsbereichen, Entscheidungshierarchien und Weisungsbefugnissen strukturiert. Dabei muss man acht geben dass keine Organisationseinheiten übersehen werden.   Darstellungsmöglichkeiten   Organigramme, mit denen man Organisationsstrukturen anhand von Weisungsbefugnissen abbildet. Die Weisungsbefugnisse bestimmen häufig auch die Berichtswege innerhalb der Organisation. Werden in den Organigrammen funktionale Zuständigkeiten erfasst, bildet das Organigramm auch die Verteilung betrieblicher Aufgaben ab. Sonstige Darstellungsmöglichkeiten Stelenbeschreibung Aufgabenstrukturbilder Funktionendiagramme und Soziogramme   Einarbeiten von Objekten und Klassen anhand eines Beispiels   Zur Organisationsmodellierung empfiehlt sich folgende Vorgehensweise   Aufbau von DV gestützten Benutzeranforderungen in Form von Benutzerkatalogen ausgehend von Organigrammen Stellenbeschreibungen etc.

Zuordnung der identifizierten Funktionen, Prozesse und Datenobjekte zu bestimmten Organisationseinheiten.         Verknüpfung von Daten mit Organisationseinheiten   Die Verknüpfung der Organisation mit den Datenobjekten kann in einer Daten Organisationsmatrix erfolgen, wobei den Organisationseinheiten Prädikate wie „allgemein zuständig“,“ berechtigt“, “verantwortlich für update“, oder spezielle Berechtigungen für das Anlegen, Löschen, Ändern oder Lesen von Datenobjekten zugeordnet werden. Ausgegangen wird von einer Reparaturwerkstatt.     Qualitätsmanagement von SW  

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