Die Entwicklung umfangreicher und komplexer Software-Systeme ist eine überaus anspruchsvolle Aufgabe, deren Durchführung mit einem hohen Aufwand an Zeit und Kosten verbunden ist. Daher ist es wünschenswert, die Anforderungen an ein zukünftiges System möglichst genau und vollständig zu erfassen, um den Bedürfnissen des Anwenders tatsächlich gerecht zu werden und auftretende Mängel frühzeitig zu entdecken. Funktionale Prototypen des späteren Systems erleichtern diese Teilaufgabe der Systementwicklung erheblich, da somit eine tragfähige Grundlage für den Dialog zwischen Anwender und Entwickler geschaffen wird. Software-Komponenten bieten sich in besonderer Weise zur Konstruktion funktionaler Prototypen an, weil diese bereits implementierte Funktionalität zusammenfassen und über ausgezeichnete Schnittstellen ihrer Umgebung zur Verfügung stellen. Durch Komposition entstehen so verhältnismäßig rasch übergeordnete Systeme mit umfangreicher Funktionalität. Dennoch verbleiben Suche, Auswahl und Verknüpfung geeigneter Komponenten als überwiegend manuelle Schritte der Konstruktion, die zudem durch ungenügende Beschreibung der angebotenen Funktionalität erheblich erschwert werden. In dieser Arbeit wird daher ein fortgeschrittener Ansatz für komponentenbasiertes Rapid Prototyping entwickelt, der eine weitgehend automatisierte Erstellung funktionaler Prototypen an Hand vorgegebener Anforderungen und bereitgestellter Komponenten ermöglicht. Hierfür wird ein konzeptueller Rahmen vorgeschlagen, dessen klare, aufgabenbezogene Strukturierung der Problemstellung den Einsatz jeweils besonders geeigneter Modelle und Verfahren erleichtert. So kann Funktionalität auf anwendungsbezogener Ebene als Manipulation definierter Konzepte einer Ontologie verstanden werden, während deren Realisierung auf technischer Ebene durch typische Interaktionen beteiligter Schnittstellen beschrieben wird. Der tolerante Abgleich zwischen erwünschter und angebotener Funktionalität führt zu unterschiedlich zusammengesetzten Prototyp-Varianten, welche durch eine evolutionäre Heuristik schrittweise optimiert werden. Auf diese Weise können auch zahlreiche alternative Lösungen mit vertretbarem Aufwand betrachtet werden. Darüber hinaus lassen sich potentielle Komponenten für Entwurf und Implementierung des späteren Systems frühzeitig hinsichtlich ihrer Eignung beurteilen. Die Effektivität und praktische Relevanz des vorgestellten Ansatzes wird durch eine Referenz-Implementierung sowie einen exemplarisch untersuchten Anwendungsbereich, die biomolekulare Sequenzanalyse, sichergestellt. Zudem belegen vielfältige Erweiterungen die Flexibilität und das zukünftige Potential der erarbeiteten Konzeption.     «

Die Entwicklung umfangreicher und komplexer Software-Systeme ist eine überaus anspruchsvolle Aufgabe, deren Durchführung mit einem hohen Aufwand an Zeit und Kosten verbunden ist. Daher ist es wünschenswert, die Anforderungen an ein zukünftiges System möglichst genau und vollständig zu erfassen, um den Bedürfnissen des Anwenders tatsächlich gerecht zu werden und auftretende Mängel frühzeitig zu entdecken. Funktionale Prototypen des späteren Systems erleichtern diese Teilaufgabe der Systementwickl...     »

The development of large and complex software systems is a very difficult, long, and costly task. Therefore, it is highly desirable to gather requirements for a future system as completely and precisely as possible in order to meet the user's actual needs and discover potential problems. Functional prototypes of the system in question facilitate this subtask of system development because they represent a solid basis for the dialogue between user and developer. Software components are particularly well suited for the construction of functional prototypes as they comprise existing functionality which is offered to their environment through well-defined interfaces. By composition, it is thus possible to construct larger systems rather quickly. However, search, selection, and combination of suitable components is still a largely manual task which gets even more complicated by insufficient descriptions of the offered functionality. This work therefore develops an advanced approach to component-based rapid prototyping which allows a widely automated construction of functional prototypes from given requirements and provided components. It proposes a conceptual framework with a clear, task-oriented structure which facilitates the use of particularly suitable models and procedures. Thereby, functionality on the application level may be understood as a manipulation of well-defined concepts within an ontology, while its realization on the technical level is described as typical interactions between participating interfaces. The tolerant matching between required and provided functionality leads to differently composed prototype variants which are iteratively optimized by an evolutionary heuristics. Thus, it is possible to consider numerous alternative solutions with justifiable effort. Moreover, potential components for design and implementation of the future system may be evaluated very early in the development process. A reference implementation as well as an exemplary application domain, biomolecular sequence analysis, ensure effectiveness and practical relevance of the presented approach. Additionally, various extensions demonstrate flexibility and future potential of the conceptual framework itself.     «

The development of large and complex software systems is a very difficult, long, and costly task. Therefore, it is highly desirable to gather requirements for a future system as completely and precisely as possible in order to meet the user's actual needs and discover potential problems. Functional prototypes of the system in question facilitate this subtask of system development because they represent a solid basis for the dialogue between user and developer. Software components are particularl...     »